分数阶微分滤波器及高斯分布参数估计

设计了一种分数阶微分滤波器．利用此滤波器可实现信号的分数阶微分，使得分数阶微分计算简单化．首先，采用此滤波器获得高斯分布的分数阶微分；然后，通过对高斯分布的分数阶微分的分析，建立了高斯分布的分数阶微分的过零点与微分阶数之间的关系和高斯分布的分数阶微分的最大值与微分阶数之间的关系；最后，得到了一种估计高斯分布参数的新方法．     

用分数阶微分提取图像边缘

文章是分数阶微分在图像处理中的尝试性应用。首先通过理论上分析得出分数阶微分可以大幅提升信号高频成分,增强信号的中频成分,非线性保留信号的甚低频。据此分析得出分数阶微分应用于图像边缘信息提取将获得高于传统基于一、二阶微分的方法的信噪比。然后由经典的分数阶微分定义出发,推导出了分数阶差分方程,构建了近似的分数阶Tiansi微分模板。最后通过图像边缘提取的实验表明：基于分数阶微分算子不仅可以有效提取图像边缘,而且比整数阶微分算子具有更高的信噪比。为拓展分数阶微分的应用领域,进行了有意义的探索。     

基于1~2阶分数阶微分的图像增强算法

在利用分数阶微分进行图像增强时,现有方法大多是基于0~1阶分数阶微分,而基于1~2阶分数阶微分的方法较少。为此,分析1~2阶分数阶微分对图像增强的作用,基于1~2阶分数阶微分构造一种用于图像增强的掩模算子。实验结果表明,该算子优于常用的频域法和空域法,比现有的一些0~1阶分数阶微分算子具有更好的图像增强效果。     

基于分数阶微分的图像增强

通过理论分析得出分数阶微分可以大幅提升信号高频成分,增强信号的中频成分、非线性保留信号的甚低频,据此得出分数阶微分应用于图像增强将使图像边缘明显突出、纹理更加清晰和图像平滑区域信息得以保留的增强图像;然后由经典的分数阶微分定义出发,推导出了分数阶差分方程,构建了近似的Tiansi微分算子.通过图像增强的实验表明:采用基于分数阶微分算子的图像增强方法,其增强图像的视觉效果明显优于传统的微分锐化(整数微分)方法.文中方法为拓展分数阶微分的应用领域进行了有意义的探索.     

数字图像的Caputo分数阶微分增强

为了提高图像的对比度,提出一种基于Caputo定义的分数阶对比度增强算法.首先给出分数阶Caputo定义的分数阶方向微分和数值计算方法,并推导了8个方向的分数阶微分模板;用8个方向的微分均值替换该点原像素值,得到增强后的图像;最后证明了二阶Laplacian算子是文中方法的一个特例.实验结果表明,该方法能明显地改善图像的对比度,突出图像的细节信息,增强后的图像具有较好的视觉效果.     

一种基于分数阶微分的岩石裂隙图像提取算法

文章从分数阶微分和岩石裂隙图像的特点出发,提出了一种可运用于低灰度高频岩石裂隙细节提取的一种方法。该方法利用分数阶算子构造出小阶数微分算子模板,然后针对图像做迭代卷积操作,利用卷积后的图像极大值来逐次提取图像高频部分。最后实验证明。该方法相对于分数阶微分Tiansi模板算法具有非常好的细节提取能力,对拓展分数阶微分的应用进行了非常有意义的探索。     

基于分数阶微分的图像边缘检测算法

针对传统边缘检测算法对于图像边缘提取存在边缘缺失、不连续等问题,为提高边缘的完整性与连续性,提出一种基于分数阶微分的边缘检测算法.由G-L定义构造分数阶微分掩模算子,使用不同阶次的算子对高、低频图像分别进行边缘提取,然后将两部分边缘进行融合,最终得到连续完整的图像边缘.实验结果表明,该算法不仅提高了边缘信息的完整性,还...     

基于纹理复杂度的自适应分数阶微分算法

图像分数阶微分算子具有较强的纹理细节信息增强能力,但最佳分数阶微分的阶数需要人为指定。为此,分析传统的分数盒维计算方法并对其进行改进,提出一种基于纹理复杂度的自适应分数阶微分算法。选择可以表示纹理细节复杂程度的分数维作为参数,自适应确定微分的阶数。实验结果表明,改进算法提取图像边缘的效果较好。     

基于R-L分数阶微分梯度算子的边沿检测

在处理数字图像中处理中,为了提取更加细微的边缘信息,克服经典梯度算法的不足,根据R-L分数阶微积分的定义和边缘检测的基本原理,推导出一维离散分数阶微分梯度算子,并且推广到二维,提出了一种基于R-L分数阶微分的新算子模板,并在实验中得以实现.实验结果表明,这种算子更能提取细节信息,使得边缘更加突出,与经典1阶和2阶的边缘检测算子相比,在处理以低频信号为主的图像时有一定的效果提升,而在处理以高频信号为主的图像时有较大的效果提升.     

基于四元数分数阶方向微分的图像增强

根据已有的四元数和分数阶微分的知识, 以及它们在现代信号处理中的应用, 推导出一种新知识: 四元数分数阶方向微分, 并将其应用于图像增强. 该方法首先将一幅彩色图像用一个四元数函数表示, 给出四元数函数的分数阶方向微分的定义和计算方法, 继而推导出沿八个方向的四元数分数阶方向导数的数值计算模板, 并根据八个方向的分数阶导数求出图像平面中各点的四元数分数阶方向微分的矩的最大值, 以该最大值代替该点的像素值, 从而得到增强后的图像. 实验结果表明, 该方法应用于图像增强能使图像边缘明显突出、纹理更加清晰和图像平滑区域信息得以非线性保留, 其视觉效果明显优于传统的微分锐化方法.     

基于自适应分数阶微分的Harris角点检测算法

针对Harris算法在对纹理复杂程度高的图像进行角点检测时会出现大量伪角点,以及分数阶微分应用到图像处理中需要人为地指定阶数的缺点。分析了伪角点大量产生的原因,并提出以分数阶替换原算法中的整数阶对图像进行微分的改进方法,以及一种以图像的分形维数作为参数来自适应地选择微分所需要的阶数的方法。从而使图像做微分运算时能更好地保留图像中的边缘信息,使分数阶微分可以应用于视频目标追踪、视频稳像等实时性要求较高的场合。实验表明,改进算法在进行角点检测时具有更高的精确度。     

A novel approach for multi-scale texture segmentation based on fractional differential

In this paper, we intend to implement multi-scale texture segmentation by fractional differential. We propose two fractional differential masks and present the structures and parameters of each mask, respectively, on eight directions. Moreover, by theoretical and experimental analysis, we find the better performance fractional differential mask. Finally, we further discuss the capability of fractional differential for multi-scale texture segmentation. Experiments show that, for rich-grained digital images, the capability for multi-scale texture segmentation by fractional differential-based approach appears efficient.     

三维图像分数阶微积分去噪增强算法

针对三维分数阶积分去噪后,三维数据对比度较低的缺点,提出一种基于三维分数阶微积分去噪增强的重构算法,综合运用三维分数阶微分和三维分数阶积分。用三维分数阶积分去噪,利用三维分数阶微分增强对比度较低的三维数据,重构出更多的细节纹理信息。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时可很好地保持细节纹理信息,去噪增强效果显著,应用性强,可高效重构高精度的三维图像边缘曲面。     

基于分数阶微分的图像增强模板

根据二维数字图像具有自相关性,为了充分利用邻近像素点的信息,推导出基于分数阶Riemann-Liouville定义的模板系数,构造了八个方向的分数阶图像增强模板;同时引进信息论中熵的概念对图像增强后的纹理保留效果进行定量分析。实验表明,提出的分数阶微分图像增强模板与传统方法相比具有更好的增强效果,并有效保留了图像的纹理细节信息,对纹理具有特殊需求的应用具有一定意义。     

基于分数阶微分的岩石裂隙图像增强

从分数阶微分对图像细微细节的增强能力出发,对分数阶微分的机理进行分析。将算子模板的非零权值平分到与常系数“1”距离相同的像素点中,利用周围像素点的自相关性,得到一种改进的分数阶微分算子模板。实验结果表明：对于纹理细节信息丰富的图像而言,分数阶微分对灰度变化不大的平坦区域中的纹理细节信息的提取效果明显优于整数阶微分运算。     

基于自适应Riesz分数阶微分的雾天图像增强

为了提高雾天图像的清晰度,解决分数阶微分阶数取值的单一性问题,提出了一种新的自适应分数阶微分的图像增强方法。基于具有六阶精度的Riesz分数阶微分的近似计算公式,构造了一种新的高精度分数阶微分掩模——RH算子,并对其进行改进,形成了IRH算子。针对图像局部特征建立了分数阶微分函数,提出了一种分数阶微分选取准则,实现了阶数逐点自适应选取的方法。结合IRH算子,形成了自适应IRH图像增强算法。对于彩色图像,由于RGB空间各通道之间独立性低,对各通道增强后再叠加可能会出现颜色失真,因此将图像由RGB空间转化到HSV空间且只对亮度通道进行增强处理。选择一组雾天图像进行了实验,并与Tiansi算子,基于分割的自适应分数阶微分图像增强算法以及自适应分数阶微分的复合双边滤波算法进行了比较,实验结果表明所提算法具有明显的增强效果,并且通过计算信息熵和平均梯度进一步表明了该算法的有效性。     

基于侧抑制原理的局部分数阶微分图像增强

针对目前分数阶微分在图像增强应用中没有充分根据图像区域特征体现侧抑制的方向性,提出从图像灰度变化的8个方向出发,即x轴的正负方向,y轴的正负方向,主对角线的正负方向,次对角线的正负方向,检测出灰度变化的主要方向,然后根据检测结果设计不同的非对称的分数阶滤波器对图像进行滤波.这样结合了图像本身的特征信息,能够达到更好的图像增强效果.仿真实验结果表明,改进后的分数阶微分滤波器对增强图像纹理细节具有很好的效果.     

基于分数阶微分和Sobel算子的边缘检测新模型

现有的边缘检测算法对噪声敏感,检测到的图像边缘效果不够理想,得到的图像边缘有可能模糊不清。为了克服这些不足,以分数阶微分理论为基础,结合Sobel算子边缘检测方法,提出了一种基于分数阶微分和Sobel算子的边缘检测新模型。理论研究和实验结果表明,与现有方法相比较,该模型不仅能较好地提取图像边缘特征,而且对噪声具有一定的抑制作用;特别地,对于纹理细节较丰富的图像而言,该模型能够检测出更多的纹理细节信息,优于常用的整数阶微分方法,是一种有效的边缘检测方法。     

基于二维Otsu准则的自适应分数阶微分的图像增强算法

针对传统的分数阶微分应用于图像增强中会在强化图像边缘的时候忽视了图像的纹理,或者在保留更多图像纹理的同时弱化了图像边缘等不足,本文提出一种可以根据像素点的动态梯度来自适应调整分数阶微分阶次的图像增强新方法.该方法引入改进的二维Otsu准则,并结合图像的区域特征构造出自适应分数阶微分函数,进而求出与每一个像素点相对应的分数阶微分阶次.最后,实验结果表明该方法比较现有的方法可以更好的提取和增强图像边缘的同时,保留图像弱纹理和平滑区域,从而达到更佳的图像增强效果.