一种基于Stein无偏风险估计的复合去噪算法

针对统计非局部均值滤波损坏图像的细节与鲁棒性双边带滤波去噪不充分的缺点,提出了一种基于统计非局部均值滤波与鲁棒性双边带滤波相结合的复合滤波算法。该复合滤波算法通过统计非局部均值滤波与鲁棒性双边带滤波线性组合,利用Stein无偏风险估计对复合算法中的参数进行估计。实验中,从主观与客观方面进行对比分析,证明所提出的复合算法体现了非局部均值滤波与双边带滤波的优点,能有效地去除噪声并更好地保留图像的细节信息,峰值信噪比提高1-2 d B。

基于无偏风险估计方法的信号稀疏性分析

信号的稀疏表示已成为信号处理中的重要方法.利用统计学中的无偏风险估计方法,提出了确定零化阈值δ的方法,使得我们能够根据实际问题,科学合理地把小于δ的元素视为零,从而计算其稀疏度并判别是否稀疏.通过大量的数值实验,结果表明,该方法对规范和统一信号稀疏表示的度量问题以及解决大数据问题具有重要意义.

广义Stein无偏风险估计与地球物理反问题正则化参数求取

地球物理反演是获取地球信息的重要手段,其求解具有严重的不适定性.为获得稳定的反问题结果,通常需要在目标泛函中加入正则化约束项.正确地估计正则化参数一直是地球物理反问题中的难点.目前存在的选取方法需要根据大量的试验来确定正则化参数,工作量十分巨大,并且存在很大的经验性,很难得到最优的正则化参数.针对这个问题,本文提出了一种基于广义Stein无偏风险估计的正则化参数求取方法.该方法的具体思路是通过求解模型参数均方误差的广义Stein无偏风险估计函数,在反问题求解过程中自动求取正则化参数.本文模型测试结果表明,相比于目前常用的方法,通过该方法得到的正则化参数是最优的.

基于Curvelet的Stein无偏风险估计图像去噪

基于Stein无偏风险估计(SURE)和阈值的线性展开式(LET),提出基于Curvelet的SURE-LET图像去噪方法。Curvelet变换实现了对于二阶可微奇异性(C2-singularity)分段连续目标的最优稀疏表达,同时Curvelet阈值保持了曲线奇异性和增强去噪能力。不同于已有算法,SURE方法不必为原始图像假设统计模型。非线性处理在Curve-let变换域执行,最小化操作在图像域进行;去噪过程可以表达为基元去噪过程的线性组合,即LET。SURE和LET两个原则使去噪算法仅解决一个线性方程系统,快速而有效。实验对多幅标准图像进行诸方法的去噪比较,结果表明,该方法优于单纯的Curvelet和SURE-LET去噪方法,相比于Db5小波、BiShrink也具有一定的优势。

金融衍生产品单期二项式定价模型及其风险估计

金融衍生品,尤其是美式期权可于到期前的任意约定时点行权,最优行权时间的确定,是金融衍生品研究的一个重要课题。文章引入金融衍生产品单期二项式定价模型及其风险估计模型及方法,利用无套利原则,构建了以时间和状态为变量的金融衍生品定价函数,并利用风险统计推断方法对金融衍生品的违约风险进行无偏估计。

UPRE方法在图像恢复正则化参数自适应选择中的应用

大多数图像恢复都是不适定问题,需要利用正则化方法将病态方程转化为适定方程。正则化参数主要用于调节图像保真度与图像光滑度之间的平衡,与图像恢复质量的好坏有着密切关系。无偏预计风险估计(UPRE)方法可以自适应选择最佳正则化参数,基于数学理论分析和图像恢复实验,验证了该方法在图像恢复中的可行性和有效性。

带有结构变化的线性模型中参数估计的一些结果

本文在一些纯量损失和矩阵损失下研究带有结构变化的正态线性模型中参数的估计问题．分别给出 了存在回归系数的一致最小风险无偏（ＵＭＲＵ）估计和一致最小风险同变（ＵＭＲＥ）估计的充要条件， 证明了不存在误差方差在仿射变换群下的ＵＭＲＥ估计．导出了回归系数的最小二乘估计的可容许性 和极小极大性．

混合系数线性模型中参数估计的一些结果

对于在二次损失和矩阵损失下混合系数线性模型的参数估计问题,分别给出了在仿射变换群下存在回归系数的一致最小风险无偏(UMRU)估计和一致最小风险同变(UMRE)估计的充要条件和在平移群下存在一致最小风险同变估计(UMRE)的充要条件,导出了回归系数的广义最小二乘估计的可容许性.

半参数回归模型中参数的Bayes估计

导出了半参数回归模型中参数的Bayesian最小风险线性无偏估计(BMRLUE),研究了其在均方误差矩阵(MSEM)准则、PRPC和PPC准则下相对于最小二乘加权估计(LSWE)的优良性.

Savitzky-Golay滤波器最优参数的SPR信号分析

表面等离子体共振(surface plasmon resonance,SPR)谱因共振强度、共振位置等不同而呈现不同的幅度和峰宽,需要发展自适应的分析方法才能保证SPR共振峰的精确定位。提出了一种基于Savitzky-Golay滤波器最优参数的SPR谱滤波方法,可根据实时SPR谱的特点优化滤波器参数(拟合阶数和窗宽),使滤波后光谱的均方误差(mean squared error,MSE)的Stein’s无偏风险估计(Stein’s unbiased risk estimate,SURE)最小,采用Monte-Carlo算法实现了SURE的快速求解。经验证,在不同的噪声水平下,SURE都可以准确反映实际MSE趋势及结果。采用搭建的SPR系统,实验测量了不同浓度、不同积分时间下蔗糖溶液的SPR信号,用提出的最优参数对SPR信号进行滤波,结果表明,与固定参数相比,该方法确定的SPR共振峰位置重复性误差较小,且不随噪声的增大而增大。

多小波自适应分块阈值降噪及其在轧机齿轮故障诊断中的应用

为有效提取关键设备淹没在强背景噪声中的微弱故障特征,提出了一种多小波自适应分块阈值降噪方法,并将其成功应用于轧机齿轮箱故障诊断中。小波降噪的效果主要取决于小波函数和阈值的合理选择。多小波具有多个尺度函数和小波函数,可以同时满足紧支性、对称性、正交性以及高阶消失矩等优良性质,使其在早期故障和微弱故障诊断中颇具优势。针对多小波变换系数之间的相关性,在估计真实特征值时以Stein无偏风险估计最小作为约束条件,自适应地选取最优的邻域分块长度和阈值,能够在准确提取故障特征的同时有效消除噪声干扰。仿真信号验证了方法的有效性,轧机齿轮箱的诊断结果表明,该方法可以有效提取出齿轮箱高速小齿轮存在由于高温熔焊导致的两处局部胶合破坏故障。

基于Contourlet变换和改进NeighShink的图像去噪

为了有效去除图像噪声且能更好地保护图像细节,提出一种基于Contourlet变换和改进NeighShink的图像去噪方法。首先将图像进行Contourlet变换,利用stein无偏风险估计在各尺度各方向子带上进行启发式阈值估计;然后根据邻域窗能量将低能量系数置0,高能量系数采用近似最大似然估计法估计其方差,再用最小均方误差准则得到真实系数的估计;最后进行邻域系数收缩。实验表明,该方法能有效地去除图像中的噪声,获得更高的峰值信噪比,并且图像的边缘细节得到很好的保护。

SURE准则的非局部SAR图像相干斑抑制

针对传统空域非局部平均方法在合成孔径雷达图像相干斑抑制中存在相似区域提取和方向信息捕获不足的问题,提出了一种基于各向异性高斯方向窗和Stein’s无偏风险估计(SURE)准则融合的非局部均值(NLM)算法。该方法设计多个不同方向的各向异性高斯窗来匹配SAR图像的局部空间几何结构,比传统的方形窗能更好地保护SAR图像中的方向性结构。采用比率测度来衡量图像块间的相似程度,并计算基于该各向异性高斯窗的NLM结果。结合SURE准则来融合不同方向的各向异性高斯窗的非局部平均结果,获得最终的SAR图像降斑结果。针对多幅SAR图像进行对比实验,实验结果表明:该方法在有效抑制SAR图像相干斑的同时能很好地保留图像的几何结构信息,为后续的SAR图像理解与解译提供了良好的基础。

基于椭圆方向窗的非下采样Contourlet域图像去噪算法

利用非下采样Contourlet变换的平移不变性和多方向选择性,考虑非下采样Contourlet域内子带能量聚集的各异性,在不同尺度、不同方向的子带内,采用不同的椭圆方向窗对窗中心系数进行基于NeighShrink算法的估计。估计时各子带所用椭圆方向窗的主轴方向与图像能量聚集方向一致,椭圆方向窗的长、短轴之比与该尺度下非下采样Contourlet基函数的支撑区间相匹配,椭圆方向窗的最佳大小和该窗内的最佳阈值通过最小化Stein的无偏风险估计获得。试验结果表明,用该椭圆方向窗在能量聚集处能够实现对高频子带系数的最佳估计,在去除噪声的同时尽可能多地保留图像的边缘细节,提高恢复图像的信噪比。

自适应最佳去噪小波基的构造及其应用

针对给定的带噪信号,在传统小波阈值去噪的基础上结合多分辨分析理论,给出了使其Stein无偏风险估计子最小的最佳去噪小波基的自适应构造方法,再利用该小波基对原始信号做小波阈值去噪处理而得到一种自适应去噪算法,并将此算法应用到地震信号这类典型的非平稳信号的去噪处理中.仿真实验表明,较传统的小波阈值去噪方法,该算法不仅具有较好的去噪效果,而且简便易行.

变分模态分解与稀疏SURE的电子图像噪声抑制

为解决电子微结构图像在摄取、传输或存储的过程中易被外界噪声干扰、图像保真度差的问题,提出了一种变分模态分解与稀疏Stein无偏风险估计(Stein unbiased risk estimator,SURE)相结合的图像噪声抑制方法,以铝合金、双相钢与钛合金Ti6Al4V 3种材料的电子背散射衍射图像为例.首先,在已采集的电子背散射衍射图像中加入高斯噪声与Speckle斑纹噪声来模拟被干扰图像;然后,利用变分模态分解方法按照频率尺度将含噪模拟图像分解为固有特征成分与高频噪声成分;继而利用Haar小波冗余字典对固有特征成分进行稀疏表示,在一阶可导收缩函数的基础上推导了稀疏Stein无偏风险估计阈值选择的优化目标函数,最后,利用黄金分割搜索法计算得到全局最佳自适应阈值.结果表明:提出的方法可有效去除外界干扰噪声,提高了图像的峰值信噪比;以铝合金为例,当噪声标准差为30时,提出方法的图像峰值信噪比突破了单一稀疏SURE收缩曲线的最大值,比Neigh-Shrink方法高0.39 dB,比KSVD方法高2.895 dB,比小波阈值去噪算法高3.07 dB.

椭圆方向窗内的小波域图像去噪算法

利用噪声小波系数父子和图像小波系数父子在四叉树上的不同传播特性,首先,将小波系数区分为:噪声系数、图像系数和噪声与图像共存的系数(简称共存系数).然后,将噪声系数置零,图像系数完整保留.最后,利用小波域内子带能量分布的方向聚类性,采用Stein无偏风险估计,为每个子带确定最佳大小的椭圆方向邻域窗,通过最小均方误差准则在该窗内对共存系数进行去噪估计.实验结果表明,该算法实现了信号和噪声的有效分离,提高了真实信号系数方差估计的准确度,在去除噪声的同时尽可能多地保留了图像的边缘细节,提高了恢复图像的PSNR值.

基于多种平滑算法的三峡水库反推入库流量消噪

三峡水库的反推入库流量存在严重的“锯齿”问题,影响了实际的水库实时调度相关工作,利用数据平滑算法可有效对其误差进行后处理。通过对比各平滑算法分别选取五点三次平滑算法及离散小波阈值消噪算法进行研究,并与实际工作中常用的三点平滑算法进行对比,通过构建水文要素指标和平滑度指标评价平滑效果。结果表明:在综合适用条件最好的Db小波与Sym小波中,Db7小波阈值消噪的平滑效果优于其他小波;相比于三点平滑法和五点三次平滑法,Db7小波阈值消噪法能较全的保留原序列的洪峰、洪量和峰现时间,并消除了原入库流量更多的锯齿。研究表明,利用离散小波阈值消噪法对三峡水库的反推入库流量的噪声平滑可具有推广价值。

基于改进非局部均值的CPMG信号去噪算法

采用低场核磁共振技术进行检测时,接收到的回波信号微弱且信噪比低,真实的信号容易淹没在背景噪声中,严重影响到后续的反演等操作的准确性.针对这一问题,提出利用非局部均值滤波算法对CPMG(Carr Purcell Meiboom Gill)回波信号进行降噪的方法.首先,对算法中至关重要的参数选择的方法进行分析,提出了利用Stein无偏风险估计的自适应参数选取方法;然后,根据回波信号的特性对算法进行改进,即利用信号点数据方差的不同,自适应地求取各点进行非局部均值滤波时的相似窗宽度;最后,求取利用最优参数进行降噪后的CPMG回波信号.对仿真数据和真实数据的反演结果对比分析表明,该改进的非局部均值滤波算法能够取得更好的滤波效果,能够获得较优的反演谱.

强剩磁条件下磁性目标三维正则化聚焦反演方法

针对强剩磁条件下铁磁物质反演中存在磁化方向发生改变的问题,提出了强剩磁条件下磁性目标三维正则化聚焦反演方法。对于孤立磁源,首先估计其磁化方向,然后利用磁化方向估计值对磁性体进行反演;对于多目标磁源,利用弱敏感于磁化方向的磁总场模量数据进行反演。在迭代过程中,通过深度加权矩阵和最小支撑矩阵对经典Tikhonov正则化框架下的反演模型进行约束并得到目标函数,有效解决了反演解的多解性问题。对目标函数进行迭代奇异值分解,根据无偏风险估计准则自适应地确定正则化参数,实现了迭代过程的自动化。仿真和实验结果表明:在强剩磁条件下,该方法能够准确还原磁性异常体的轮廓形态,具有较好的模型分辨率。