煤矿鱼眼畸变图像校正

针对煤矿井下视频监控系统中鱼眼图像的畸变问题,根据理想球面透视投影模型的保线性约束条件,提出一种面向内容的校正参数自动获取方法,即通过对鱼眼畸变图像进行数学形态学和随机霍夫变换预处理得到所需的图像边缘特征直线,然后统计水平和垂直线段在总线段中的比例,分析统计结果,获取最佳校正参数。为了减少图像信息过多对校正参数获取过程的影响,对理想球面透视投影模型进行了改进,提出一种改进的鱼眼畸变图像校正方法,实现了对图像中心的转移和部分区域的放大。实验验证了该方法对鱼眼畸变图像的校正效果较好。     

针对无人机图像特殊性的图像融合技术

为提高无人机图像拼接效果,降低机身抖动和环境色差对图像融合的影响,提出了一种基于透视变换的改进图像拼接融合算法,该算法针对无人机采集图像的特殊性,利用直方图规定化和直方图均衡化对图像进行预处理,由surf算法提取特征点信息并构建变换矩阵,再使用三种融合方法融合拼接图像。对比了透视变换与传统仿射变换,改进的加权平均融合法与传统融合方法,通过对多组样本进行测试和评价,证明该模型有效解决了无人机图像拼接色差、错位和畸变的问题,提升了拼接和融合的视觉效果。     

一种基于模糊阈值的直线拟合策略在铁路沿线柱体检测及距离估计中的应用

首先提出了一种单幅图像中由边缘检测自动估计铁路沿线柱体到铁轨大致距离的方法，该方法主要通过对铁轨及其沿线柱体的检测、分类识别和距离估计来完成。因为如何在有畸变和复杂背景的图像中准确和有效检测边缘在图像处理和模式识别中一直是一个关键而困难的问题，为此提出了一种基于模糊阈值的直线连接拟合策略，该策略主要包括3个步骤：边缘提取、角点检测和基于模糊阈值的直线递归拟合。该策略可以有效地在有图像畸变和复杂背景的实际拍摄图片中通过参数控制获取感兴趣目标的直线边界。实验结果证明本文的直线拟合策略是精确的和具有鲁棒性的，距离估计方法是有效的。     

基于直线的几何不变性标定摄像机参数

计算机视觉通常采用针孔摄像机模型,但对于存在较大畸变的鱼眼镜头或广角镜头来说,会造成图像中同时存在透视变形和像差畸变。解决此问题的传统方法一般是采用标准网格板来标定摄像机参数,但需要较多的已知信息。为了进行精确的标定,提出了一种新的标定方法,该新方法不需要任何空间3维信息,即可用单幅普通图像来标定摄像机的像差系数及内参数,并可将畸变图像校正到相似变换。为了纠正像差畸变和计算消影点,该方法采用了直线的射影不变性,即共线点的投影仍然共线,平行直线束的投影相交于一点的性质;为了纠正透视变形,还采用了直线的相似不变性,即正交直线的夹角在相似变换中仍然保持正交的性质。用该方法标定的摄像机的参数包括像差系数、焦距、主点和纵横比,同时将图像纠正到了相似变换。用实验室图像和室外图像进行了仿真实验都得到了精确、可靠的结果。     

一种改进的ORB算法在图像匹配中的应用

针对ORB算法提取的特征点阈值的选取存在人为干涉且对不同对比度的图像缺乏鲁棒性的问题,提出一种改进的ORB算法。本算法对FAST算法提取特征点进行了改进,首先对图像进行直方图均衡化实现对图像的增强,然后采用自适应阈值的方法,分别设置动态全局和局部阈值提取特征点,通过引用海森矩阵去除不稳定的边缘点。实验结果表明,该改进的算法能够实现特征点的精准定位,具有较强的抗噪能力,在实现图像配准应用中明显优于传统ORB算法。     

水下人造目标线特征快速检测算法

为了从水下复杂场景中快速检测人造目标,提出了一种在图像小波变换低频子带上进行直线实时检测的算法。首先,利用小波变换确定显著线特征检测的合适尺度;然后在确定的低频子带小图像上进行边缘检测,利用梯度直方图和迭代法相结合自适应确定边缘检测的分割阈值,得到显著特征的边缘点;再利用改进的Hough变换检测人造目标的直线特征;最后在原始图像上标记出直线检测的结果。实验结果表明:提出的算法可以准确检测出水下复杂背景中人造目标的直线特征,并且具有良好的实时性,满足水下人造目标视频检测的应用要求。     

基于阈值矩阵的快速特征引导点画法

针对传统点画法中存在的诸如产生的点的分布不合理、图像的原有特征不突出、迭代过程非常耗时等问题,提出了快速特征引导点画法。首先对特征图像进行距离变换得到偏置线,然后在偏置线上采样来获取点的分布,点画的绘制过程则通过预先生成的阈值矩阵进行映射来完成。实验结果表明,该算法性能有明显改进,不仅点的分布合理,而且可以大幅提高了绘制速度。     

改进的SURF彩色遥感图像配准算法

为了进一步提高彩色遥感图像的配准精度,针对遥感图像配准过程中色彩信息利用率低以及误匹配率高的问题,提出一种改进的SURF(Speeded Up Robust Feature)彩色遥感图像配准算法;该算法首先在对彩色遥感图像进行特征点检测基础上,对特征点描述算子进行改进,以使颜色空间变换后得到的特征点色彩信息添加到原描述算子中,并对特征点描述算子进行归一化处理,以增加算子的独特性和对旋转、尺度、光照的鲁棒性;其次,结合单向匹配和双向匹配的比值,提出了一种最优化阈值选择准则,如果欧氏距离比率小于最优化阈值,完成特征点匹配,得到正确匹配点对,再通过变换矩阵得到配准图像;实验结果表明,在保证实时性的条件下,该算法相比于原SURF算法,准确性和稳定性都有一定提高,具有一定的理论和应用价值。     

基于SUSAN边缘信息的阈值分割算法

基于边缘信息的阈值分割方法因为在保持目标轮廓和分割低对比度图像方面具有良好性能,特别适用于对工业生产图片的分割,但是传统方法普遍存在对噪声敏感和阈值难以选取的问题,针对这些问题,提出一种基于SUSAN边缘信息的自适应图像阈值分割算法,使用SUSAN特征响应描述像素的边缘信息,以有效抑制噪声和弱边界的影响。基于图谱理论的最小最大割阈值分割算法相比于其他分割算法时空复杂度大大降低,且获取的阈值全局最优。实验结果表明,该算法能够准确分割出目标,保留丰富的细节内容,对低对比度图像和噪声图像也有很好的分割效果,获取的阈值相比于传统算法更优。     

污染及多视角下DataMatrix码精确定位

针对现有算法对同时存在污染与透视形变的DataMatrix(DM)码定位困难的问题,根据Hough域能够突显直线的特性,提出一种基于Hough变换域提取最佳边缘组合的算法.首先利用DM码的主方向性将目标边缘点从图像域快速变换到Hough域;然后基于先验规则滤除大部分非边界点,得到候选边界点并进行有效组合;最后建立多视角下DM码内部边缘在Hough域中分布模型并提取特征,将对应最大特征值的边界组合作为最终定位结果.实验结果证明,与传统的二维条码定位算法相比,文中算法对于遭受污染及存在透视形变DM码的精确定位具有更高的鲁棒性与适应性.     

一种印刷电路板缺陷图像边缘信息提取方法

为了较好地提取印刷电路板缺陷图像边缘信息,提出了基于二阶曲线拟合、模式聚类与阈值比较法相结合的印刷电路板缺陷图像边缘信息提取方法。首先分析了最小二乘法拟合的基本原理;然后在此基础上提出了采用二阶曲线拟合法来设定阈值进行拟合得到大致的图像边缘,并分析了其基本原理;最后在模式聚类基础上利用阈值比较法选择适当阈值截取拟合曲线得到图像边缘点、去除噪声边缘点,连接各个图像边缘点可得到缺陷图像的边缘信息。用由显微镜及CCD获取的4幅印刷电路板缺陷图像进行了实验;从实验主观效果看,用该方法提取出图像边缘信息的效果较好,图像边缘比较连续,噪声点极少;从实验客观效果评价看,用该方法所得到的图像边缘信息熵较大。实验结果表明,该方法结合了二阶曲线拟合、模式聚类与阈值比较法优点,可较好地提取出印刷电路板缺陷图像的边缘信息。     

基于融合策略的改进Retinex低照度图像增强算法

针对Retinex算法处理低照度彩色图像出现色彩失真,边缘保持性差等问题,提出一种基于融合策略的改进Retinex低照度图像增强算法;该算法首先在YIQ颜色空间提取亮度分量Y,对其进行MSR算法增强;然后采用高斯-拉普拉斯算子对彩色图像的RGB三个分量进行边缘检测,将其叠加合成后转换成灰度图;最后使用小波变换将两幅图像融合得到新的亮度分量,将其与I、Q分量融合后转回RGB颜色空间,从而获得色彩保真度高、细节清晰的图像;实验结果表明,该方法有效提高了图像边缘细节信息,避免了色彩失真,具有很好的视觉效果。     

基于多层小波阈值函数的彩色图像边缘检测

针对彩色图像边缘检测中RGB颜色空间分量之间高的关联性会导致部分色彩信息未能被有效识别、检测及抗噪性低,提出一种多层小波阈值去噪函数的彩色图像边缘检测方法。采用改进的小波阈值去噪方法对彩色图像进行去噪预处理;运用四元数思想构建四方向特征矩阵求解Canny算子梯度幅值和幅角;进行非极大值抑制和自适应双阈值处理得到最终边缘检测图像。实验表明,该算法能够较好地获取彩色图像边缘信息,并有效降低漏检率和错检率,增强了自适应性,提高了边缘检测中边缘的连续性和抗噪性。     

基于图像差分特征的彩色图像差分预测与信息提取算法研究

图像特征提取预测技术一直是图像处理领域研究的热点与难点.提出了一种包含图像归一化特征融合的图像差分预测算法.基于色彩的图像差分特征测量方法充分利用了图像的色彩信息,将色彩信息全部转换到一个色彩空间中,然后将图像归一化到特定的视角距离范围内来提取出图像差分特征(IDF)信息.最后做了大量的仿真实验,结果表明,提出的方法可以极大地提高彩色图像差分预测性能;同时对图像的色域映射所造成的亮度失真进行的多尺度分析结果表明,以不同尺度提取的基于亮度的图像差分特征比一般的图像失真具有更高的尺度间相关性.     

Complementary retrieval for distorted images

In today's computer networks, the amount of digital images increases rapidly and enormously. However, images may be distorted through different types of processing such as histogram equalization, quantization, smoothing, compression, noise corruption, geometric transformation, and changing of illumination. It is imperative to develop an effective method to retrieve the original images from very large image databases because only the original images are stored for economy. In this study, a new image normalization method is first proposed to solve the problem with illumination varying. A complementary retrieval method is then proposed to resist various types of processing. According to the type of distortion, all processing are classified into three distortion categories, low frequency, high frequency and geometric transformation. In addition, different features are resistant to different distortion categories. However, the distortion by which a query image is corrupted is usually unknown. Hence, a complementary analysis is proposed to determine the distortion category for each query image and the feature resistant to the estimated category is used to retrieve the desired original image. As a result, an effective retrieval method is achieved. The feasibility and effectiveness of our method are demonstrated by experimental results.     

结合MNF变换和Canny算子的遥感影像变化检测

针对大面积区域的多时相遥感影像变化检测的需求，提出了一种基于最小噪声分离（MNF）的Canny边缘检测提取影像变化信息的检测方法。对多时相影像采用多种变换组合成具有多维波段信息的影像，采用最小噪声分离法分离噪声并得到单波段差异图，通过Canny边缘检测法计算梯度幅值，采用高低双阈值法细化边缘，从而提取差异图变化边缘，有效突出了变化信息。以1995年和2003年加扎勒河的两期遥感影像为例，利用两时相影像进行土地覆被变化检测。实验结果表明，该方法适用于监测大面积区域内地物的突变情况。在数据基础上进行最小噪声分离可以有效解决传统Canny边缘检测提取边缘时造成的伪边缘现象，同时采用高低双阈值法有效去除伪边缘点，从而获得更加精确、直观的变化检测效果，在自然地理变化监测、地理国情灾害监测等有很好的应用价值。     

基于颈动脉粥样硬化斑块的多序列MR图像去噪与配准

目的 颈动脉粥样硬化斑块成分识别是预测脑血管疾病及脑卒中临床病发的主要依据,然而在实际中斑块成分识别会受到磁共振图像固有的噪声和多序列图像空间坐标不匹配的影响,为了更加精确地识别斑块的组成成分,提出基于小波分析和中值滤波相结合的去噪方法,以及基于图形上下文(shape context)的颈动脉多序列磁共振(MR)图像配准算法。方法 针对MR图像去噪,首先在传统小波去噪的基础上改进了阈值函数,根据高、低频子带噪声分布比重自适应的选取阈值。多序列MR图像配准方面,在提取多序列图像颈动脉血管边缘的基础上,用shape context描述子做血管形状匹配,依据产生的匹配点对进行迭代校正,计算参考图像与浮动图像的血管形变场,然后采用样条插值方法得到最终的配准结果。结果 利用本文去噪方法能有效地去除图像高、低频域的噪声,同时保护图像的原始细节。本文多序列MR图像血管配准方法使得配准后血管重合度达到了96%±0.8%。本文方法能够有效地提高MR图像的质量,验证了算法的有效性。结论 本文方法能够有效去除多序列磁共振图像噪声和空间位置不匹配的情况,本文去噪方法也适用于其他模态(CT,超声等)医学图像的斑点噪声以及噪声分布不均匀等情况下的噪声去除,本文配准方法也能够有效地处理基于小目标,对精度要求较高的精细配准问题。     

结合四元数与最小核值相似区的边缘检测

目的 针对传统彩色图像边缘检测方法中未充分利用图像色度信息、颜色模型间非线性转换过程中时间和空间的大量耗费、算法实现复杂等问题,将四元数引入最小核值相似区（SUSAN）算法中,提出一种RGB空间下的结合四元数与最小核值相似区的边缘检测算法。方法 该算法首先对彩色图像进行四元数描述,然后用改进的SUSAN算子进行边缘检测。针对其中单一几何阈值g的限制,以及检测出的边缘较粗等问题,本文采用Otsu算法自适应获取双几何阈值,再对弱边缘点集进行边缘生长,最后根据USAN重心及其对称最长轴来确定边缘局部方向,实现对边缘点的局部非极大值抑制,得到最终细化后的边缘图像。结果 实验选取1幅合成彩色图像及3幅标准图像库图像,与彩色Canny算法、SUSAN算法,及采用单阈值的本文算法进行对比,并采用Pratt品质因数衡量边缘定位精度。本文算法能够检测出亮度相近的不同颜色区域之间的边缘,且提取的边缘比较连续、细致,漏检边缘较少。与公认边缘检测效果较好的彩色Canny算法相比,本文算法的品质因数提高了0.012 0,耗时缩短了2.527 9 s。结论 本文提出了一种结合四元数与最小核值相似区的边缘检测算法,实现了四元数与SUSAN算子的有效融合。实验结果表明,该算法能够提高边缘定位精度,对弱噪声具有较好的抑制能力,适用于对实时性要求不高的低层次彩色图像处理。     

结合双向相似性变换的重定向图像质量评价

目的 显示设备的多样化使得图像重定向的作用日益凸显。不同的重定向方法产生不同视觉感受的重定向图像,而如何评价重定向图像的质量,优化重定向算法是当前研究的热点与难点,为此,提出一种结合双向相似性变换的重定向图像质量评价方法。方法 首先对原始图像和重定向图像进行像素点双向匹配,利用网格顶点坐标对计算前向变换矩阵和后向变换矩阵。然后由相似性变换矩阵与标准变换矩阵间的距离得到重定向图像的几何失真。由网格面积缺失得到重定向图像的信息损失。最后结合网格的显著性,融合前向匹配与后向匹配的几何失真和信息损失得到重定向图像的质量。结果 该方法在RetargetMe和CUHK数据库上的KRCC（Kendall rank correlation coefficient）和SROCC（Spearman rank-order correlation coefficient）性能分别达到了0.46和0.71,较现有方法有较大提升。在前向匹配与后向匹配测试中,双向匹配的测试结果优于单向匹配。结论 本文方法将图像的重定向处理看做相似性变换过程。实验结果表明,从相似性变换矩阵中提取的相关特征能够较精确度量重定向图像的几何失真,而由此引发的网格面积缺失也能准确反映出重定向图像的信息损失。另外,采用双向匹配机制一定程度上减少了像素匹配误差对实验结果的影响,有效提升了重定向图像质量预测的准确性。该方法对重定向图像的质量评价效果好,适用于重定向图像的质量预测及算法优化。