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2014 年 第 19 卷 第 4 期
- 摘要：在图像的获取过程中，由于受到噪声等因素影响，可能导致图像质量下降，给后期处理带来困难，为此提出一种梯度矢量扩散控制实现边缘保持的彩色图像去噪方法。首先分析了彩色图像因灰度化带来的信息损失，为了更好地利用彩色图像信息，构造了RGB空间下的梯度矢量计算方法。其次分析了噪声邻域梯度矢量与边缘邻域梯度矢量间区域性结构差异，并指出现有扩散方程的不足，给出一种控制扩散矩阵的获取方法。最后通过推导矢量图像的边缘函数，给出了RGB空间下的PM方程，分解该模型去除法向扩散，并结合控制扩散矩阵改进边缘停止函数，以此获得更好的矢量扩散控制。实验结果表明，采用这种方法得到的处理结果有较高的信噪比，验证了该方法的有效性。本文方法能够在去噪的同时，较好地保持图像对比度与边缘信息，具备一定的实用性。关键词：图像去噪;梯度矢量;扩散方程;PM模型;方向扩散3298|440|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：低秩矩阵恢复是通过最小化矩阵核范数来获得低秩解，然而待恢复低秩矩阵相关性低的要求往往会导致求解不稳定的情况。针对该问题，研究一种基于变量分裂的低秩图像恢复去噪算法，引入待恢复矩阵的Frobenius范数作为新正则项，与原有低秩矩阵的核范数组成联合正则化项，对问题进行凸松弛后，采用变量分裂的增广拉格朗日乘子法求解。为考察方法的稳定性和去噪能力，选取了不同参数类型的加噪图像进行仿真，并结合恢复时间、信噪比、差错率等评价标准与现有低秩矩阵恢复算法进行对比。实验结果表明增加Frobenius范数的低秩矩阵恢复模型在保持原有低秩稀疏恢复的前提下，具有良好的去噪性能，对相关性强的低秩图像恢复结果稳定性好，获得了更高的信噪比。关键词：凸优化;低秩恢复;增广拉格朗日乘子法;变量分裂;F范数4322|339|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：消除3维模型纹理接缝上的辐射差异，实现接缝处色彩的自然、连续的过渡。本文在标准的泊松融合（Poisson blending）基础上，结合色彩变换技术（color transfer），提出了一种新的以面为基元的泊松融合无缝纹理辐射处理方法。首先以影像上的纹理三角形为处理单元，以色彩变换参数为未知数，根据模型的三角网边邻接拓扑关系建立泊松方程组，然后全局最小二乘解求局部色彩变换参数，最后进行全局最优解下的局部色彩变换。既保证了色彩的均匀过渡，又能更好地改正影像间的整体色差。相比使用标准的像素级泊松融合方法进行无缝纹理处理，本文方法拥有计算上的优势，更适合于复杂模型的处理，且有更好的整体色差改正与过渡效果。理论分析和大量实验表明了本文方法的优越性。关键词：纹理映射;无缝纹理;辐射处理;泊松融合;色彩变换5354|445|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：纹理是描述和区分不同物体的重要特征之一，纹理特征提取一直是模式识别、机器视觉领域的研究热点。局部方向模式（LDP）是一种分辨性好、对随机噪声和非均匀光照鲁棒的纹理特征。而LDP特征由于计算8方向的边缘响应并排序，提取速度较慢。为此对LDP编码方案进行改进。设计了两种改进方案：第1种方案直接对8方向的边缘响应符号进行编码，避开排序，称为FLDP（fast local directional pattern）特征；第2种方案，尝试使用较少的方向模板来降低特征提取的时间、空间消耗，设计了MLDP算子（mini local directional pattern）。在Brodatz数据集的24类均匀纹理图像以及111类全部纹理图像上将本文提出的FLDP特征、MLDP特征与传统的LDP进行了对比实验。实验结果表明，在保证了分类准确率的前提下，FLDP算子的运算速度是3th-LDP的20倍左右，MLDP算子的运算速度是3th-LDP的35倍左右。论文设计了2种方案改进了LDP特征，分别为FLDP算子和MLDP算子。实验结果表明，这两种改进方案，在保证分类准确率的同时，大幅度提高了特征提取运算速度。关键词：纹理分类;局部方向模式;纹理特征;局部二值模式3133|321|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：可逆数字水印技术在遥感、医学、军事等众多领域有着广泛应用，而现有大数可逆水印算法需要依赖于附加信息，严重影响了嵌入容量，为此提出一种无附加信息的大容量可逆水印算法。首先设计了一种类似双线性插值原理的图像放大方法，并利用该方法将载体图像放大为原来的4倍，放大图中有1/4的插值点保留了原始图像信息，其余插值点均可嵌入水印。为了在插值的同时同步嵌入水印，先利用随机函数选取水印嵌入位置，再由嵌入水印信息决定理论插值的最终取值，实现水印嵌入。该方法保证了水印的均匀分布，而且最大限度地降低了嵌入水印对插值的影响，同时还提高了算法效率和水印安全性。与经典插值算法相比，生成的含水印图像质量较好，且对任何载体图像嵌入率均能达到0.75 bit/pixel。大量实验结果表明，算法隐蔽性好、安全性高、嵌入率高、实用性强。关键词：可逆水印;插值;双线性插值;图像放大;信息隐藏3168|260|0更新时间：2024-05-07
图像处理和编码
- 摘要：受水下复杂光学环境以及水下运动目标特性影响，水下视频图像中难以获取准确的目标特征，也难以准确预测目标空间尺寸，使得目标跟踪过程中跟踪窗偏移量较大且无法准确地包络目标区域。提出一种新的以视觉深度信息为核心的目标特征计算和跟踪方法。首先，基于暗原色先验计算视觉深度信息，提取目标的空间位置特征；然后，基于深度信息对水下图像进行去光幕及色彩恢复，增强图像目标特征；最后，在贝叶斯滤波框架下对水下目标进行跟踪，同时结合目标深度信息及尺度变化规律自适应调整跟踪窗口大小。实验结果表明，本文方法能够根据视觉深度信息准确计算目标特征并优化跟踪窗口，实现对水下目标的自适应跟踪。本文提出了一种新的水下目标跟踪方法，以视觉深度信息计算为核心。实验结果验证了该方法在水下目标自适应跟踪方面的鲁棒性，可适用于各种非线性非高斯水下目标跟踪框架中。关键词：水下目标跟踪;视觉深度信息;特征计算;贝叶斯滤波3089|281|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：提出了一种基于颜色属性和空间信息的显著性物体检测算法，并将其用于交通标志的检测。首先，训练颜色属性得到颜色-像素值分布，据此将图像划分为不同的颜色聚簇，每个聚簇的显著性取决于其空间紧致性。其次，将每个聚簇分割为多个区域，用颜色属性描述子表示每个区域，计算区域的全局对比度。最后，同时考虑区域对比度和相应聚簇的空间紧致性，得到最终的显著图。在此基础上，将交通标志的先验知识转换为自上而下的显著性图，形成任务驱动的显著性模型，对交通标志进行检测。在公开数据集上的测试结果表明，该算法取得最高92%的查准率，优于其他流行的显著性算法。在交通标志数据集上的检测取得了90.7%的正确率。提出了一种新的显著性检测算法，同时考虑了区域的颜色和空间信息，在公开数据集上取得了较高的查准率和查全率，在对交通标志的检测中也取得了较好的结果。关键词：颜色属性;视觉显著性;区域对比度;空间紧致性;路标检测3844|329|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：传统广义Hough变换可以在平移、旋转、缩放、局部遮挡等情况下，对任意目标进行定位，但是存在定位速度较慢、存储空间较大、累加器空间离散化等缺点。因此提出了基于全局自适应人工鱼群的广义Hough变换算法，对目标进行更快地定位。根据目标形状的极坐标信息建立精简R表，去除梯度信息，降低计算复杂度，同时提高目标模型的鲁棒性；然后，根据精简R表计算待测目标模型函数值，作为人工鱼的适应度值，人工鱼群采用自适应的感知范围和步长，通过不断交互并协调行为，在连续的多维累加器空间中启发式地搜索最优目标模型参数，从而标定出目标的准确位置。实验结果表明，该算法只需要常量级的存储空间开销，并且与广义Hough变换算法相比速度提高了90%以上，较大地减少了空间和时间开销，也提高了目标的定位精度。新的累加器空间搜索策略，能够更快速准确地定位目标，特别是在复杂背景下对复杂目标定位更为明显。关键词：广义Hough变换;精简R表;全局自适应人工鱼群;目标定位2683|234|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：全局描述不变量具有低维数和相似性测量简单的特点，针对非规则弯曲形变图形，提出一种基于中轴骨架测地距离改进的全局描述不变量。首先利用测地距离对于弯曲形变的不敏感性，修正图像质心位置；其次提取弯曲形变图像的中轴骨架代替图像全局域作为运算点集，并分配权重，降低计算复杂度，进而以此为基础提出一种单维度全局不变量。实验结果表明该不变量具有良好的TRS（translation，rotation，scaling）不变性和弯曲形变不敏感性，相对其他传统特征表示方法，能够有效表示和鉴别非规则弯曲图形。本文提出的单维度全局描述不变量，结构简单，计算方便。对于同类图像的弯曲变形，能够有效地进行区分，为该类图形的识别提供一种新的方法和思路。关键词：测地距离;弯曲图形;骨架;不变量3301|230|0更新时间：2024-05-07
图像分析和识别
- 摘要：近景摄影测量中的目标几何形状复杂，且拍摄影像的角度变化大，给影像与几何模型的配准带来了困难。传统单幅影像与几何模型配准的做法，由于缺乏自动粗配准的方法，效率相对较低。将多视影像首先统一坐标系的做法，在近景目标的复杂背景下也难以实现。为此，将近景目标置于平面标定板上，利用相机标定的方法同时解算出影像的内外方位元素，实现多视影像坐标系的统一。然后人工选取3组以上同名点，做多视影像与几何模型的绝对定向，得到初始配准参数。最后使用多视影像与几何模型漫反射渲染图之间的归一化互信息作为相似性测度，用Powell非线性优化方法得到配准参数的精确值。实验结果表明，使用标定板可以稳定地获取多视影像的内外方位元素，用绝对定向得到的配准参数进行影像和几何模型的交替显示仍然可以看到明显的裂缝，在经过互信息优化后裂缝现象得到明显改善。多视影像与几何模型配准相比传统单幅影像与几何模型配准，人工选取同名点的工作量大大减少，由于人工选点存在误差，影响绝对定向的精度，使用归一化互信息作为测度进行非线性优化，可以获得更高的精度。关键词：3维重建;纹理;几何模型;配准;互信息;非线性优化3515|261|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：通过挖掘图像局部区域特征信息，提出了一种鲁棒性更高的二进制描述子。针对BRIEF（binary robust independent elementary features）关于旋转和视角变化鲁棒性差的问题，通过图像补丁分层处理、增加关键点图像补丁个数来捕获更多的局部特征信息，对BRIEF描述子改进。首先，根据灰度序列对补丁内所有像素点分类，像素的一个聚类形成了一个亚补丁，然后在每个亚补丁上进行类似BRIEF的随机测试。其次，由于原图像补丁大小、尺度大小影响补丁的像素点成分，从而影响像素聚类的效果，所以在原图像关键点周围分割出多个不同大小的图像补丁，或是将原图像补丁根据尺度金字塔确定几个尺度大小不同的补丁，然后再对图像补丁进行分层、测试。所构建的描述子不仅包含了补丁像素的灰度比较信息，而且包含了灰度排序信息和像素群聚信息，提高了描述子的鲁棒性。通过性能对比实验，发现所提的描述子的性能提高了，而且好于对比的浮点描述子。挖掘图像补丁的特征信息能提高二进制描述子的鲁棒性。关键词：关键点;图像补丁;局部特征;二进制描述子;鲁棒性3389|284|0更新时间：2024-05-07
图像理解和计算机视觉
- 摘要：体绘制是3维数据可视化的主要方法之一。用于体绘制的数据体中包含有大量的空体素，导致光线投射算法进行没有意义的重采样计算，必然降低绘制算法效率。针对全空子数据体体绘制低效问题，提出基于GPU体高效绘制方法。利用八叉树数据结构组织数据，有效管理包含许多空体素的子数据体。通过绘制八叉树非全空叶子节点子数据体表面，使光线投射算法中起始和终止重采样位置更接近数据体中的可视部分，同时根据八叉树全空节点子数据体判定纹理查询结果，计算合适的跳跃步长，快速跳过八叉树中全空节点子数据体。当数据体中空体素较多时，确定合适的八叉树深度，有效地跳过数据体中的空体素，减少体绘制运算量，实现对原基于体包围盒表面绘制的GPU光线投射算法的加速。设计不透明度函数，凸显数据体中层位面，并将算法成功应用于地震数据可视化，取得很好应用效果。关键词：体绘制;八叉树;全空子数据体;地震数据3055|230|0更新时间：2024-05-07
计算机图形学
- 摘要：采用无损数字水印算法对医学图像进行篡改检测和恢复是一个重要的研究领域。针对现有方法在区域划分和块特征值选取上的不足，提出一种新的基于四叉树分解和线性加权插值技术的无损水印算法。首先对原始的医学图像进行四叉树分解，得到非固定尺寸且具有高同质性的图像块；然后利用线性加权插值方法计算每个图像块的特征值作为水印信息，最后采用基于混沌的简单可逆整数变换进行水印嵌入。在提取端当水印图像没有受到篡改时，原始的图像能被无损恢复；当受到篡改时，算法能精确定位篡改区域并能高质量恢复，采用本文算法恢复的图像质量较现有方法高出20 dB左右。另外，在水印图像遭到较大程度篡改时，本文算法的正检率和负检率均优于现有方法。实验结果表明，本文算法相比现有方法具有更高的嵌入容量、篡改检测精确性、恢复图像质量。算法适用于医学图像的完整性认证和篡改检测中。关键词：无损数字水印;医学图像;四叉树分解;线性插值;篡改检测3017|352|0更新时间：2024-05-07
医学图像处理
- 摘要：传统的飞机目标识别算法一般是通过目标分割，然后提取不变特征进行训练来完成目标的识别。但是，对于实际情况比较复杂的遥感图像飞机目标，至今没有一种适合多种机型的分割识别算法。针对现有识别算法的不足，提出一种基于特征点空间分布、颜色不变矩和Zernike不变矩相结合的遥感图像飞机目标识别算法。首先，对预处理后的遥感图像和模板图像进行小波变换，在低分辨率图像下采用圆投影特征进行粗匹配，确定候选目标；粗匹配结束后，提取高分辨率图像的多尺度Harris-Laplace角点，并画出Delaunay三角网，同时提取出颜色不变矩和Zernike不变矩；然后使用欧氏距离作为这3种特征的相似性度量，并和样本图像进行加权匹配；最后选取欧氏距离最小的图像作为最终的识别目标。实验结果表明，本文算法飞机检测精度比现有算法高2.2%，飞机识别精度比现有算法高1.4%10.4%。该算法能从遥感图像中精确识别出十大飞机目标，并对背景、噪声、视角变化等多种干扰具有良好的鲁棒性。提出了一种基于特征点空间分布、颜色不变矩和Zernike不变矩相结合的飞机识别算法，该算法使用了图像的多种信息，包括特征点和不变矩，有效地克服了使用单一特征无法描述多种信息的不足。实验结果表明，本文采用基于特征点和不变矩的飞机识别算法比其他算法具有更强的抗干扰能力和识别精度。关键词：飞机目标识别;遥感图像;特征点分布;不变矩4167|376|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：随着国内遥感卫星的迅速发展，卫星图像的图幅越来越大，分辨率越来越高。在轨遥感图像的几何精度评价，要求从待评遥感图像和多源参考图像之间精确地提取出分布均匀的控制点信息。使用Wallis滤波对高分辨率影像进行增强时，会产生过增强和饱和现象，影响了控制点提取效果。为了克服上述缺陷，提出了一种基于稀疏识别的自适应Wallis图像增强算法。首先计算图像子区域的辐射质量参数并构建分类特征；然后通过稀疏识别算法确定子区域的地物类型；最后根据子区域所属地物类型，选择不同的Wallis滤波参数，实现整幅图像的自适应增强，并在增强的遥感图像上提取控制点信息，实现遥感图像的几何精度自动化评价。针对资源三号卫星影像的实验结果表明，针对不同的子区域地物类型进行自适应Wallis增强，有效防止了基于全局统一参数的Wallis滤波带来的过增强和饱和现象，有效增强了高分辨率图像的纹理。提出了一种新的高分辨率遥感影像增强策略，增强了高分辨率图像的纹理，提高了控制点的获取数目和准确率。关键词：稀疏识别;辐射参数;自适应Wallis增强;提取控制点4346|287|0更新时间：2024-05-07
遥感图像处理
- 摘要：为进一步提高变换域水印的鲁棒性，解决多分辨率小波变换对三角形网格形状的限制，提出一种基于局部特征点的变换域水印算法。首先根据经度角和纬度角对模型分区，并求出局部特征点；其次由局部特征点的模长与非局部特征点模长的均值构成的比值组成2维矩阵，对2维矩阵进行离散小波变换，并修改小波系数中的各分辨率层的中高频系数来嵌入水印；最后通过逆向离散小波变换得到空域信号，修改3维模型局部特征点的模长以得到含水印的3维网格模型。本文方法能够不受平移、旋转、均匀缩放和顶点重排序的影响，并能有效抵抗噪声、简化、剪切、细分、量化和联合攻击等一系列的常见攻击。实验结果表明，该算法具有很好的鲁棒性和不可见性，对模型的网格形状无严格要求。关键词：3维水印;3维网格模型;局部特征点;变换域;离散小波变换（DWT）4339|320|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：互联网信息量的急速增长使得人们需要花费大量时间从搜索引擎召回的结果中浏览自身感兴趣的内容，结合用户的搜索日志信息和社交平台信息，提出一种分层的实时偏好挖掘模型，为用户提供个性化搜索服务。在系统分析偏好挖掘的国内外研究现状的基础上，针对足球视频，提出一种分层权重无向图（HWUG）用户偏好模型，充分考虑用户偏好之间的关联信息，通过获取用户在足球领域的显式和隐式反馈信息，提取反馈信息中的偏好标签和偏好动作，并引入时间衰减因子，实现用户足球偏好的实时计算。算法已经应用在搜球网（www.findball.net）的个性化检索结果排序和视频推荐上，并已经取得了很好的效果。实验结果表明，结合特定领域的知识，基于分层无向权重图模型的偏好挖掘算法能更准确和实时反映用户的足球偏好。关键词：互联网;足球视频,搜索引擎;用户反馈;偏好挖掘;视频推荐4977|236|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：传统的基于浮点型向量表示的图像局部特征描述子（如SIFT、SURF等）已经成为计算机视觉研究和应用领域的重要工具，然而传统的高维特征向量在基于内容的大规模视觉检索应用中存在着维度灾难的问题，这使得传统浮点型视觉特征在大规模多媒体数据应用中面临严峻挑战。为了解决浮点型特征的计算复杂度高以及存储空间开销大的问题，越来越多的计算机视觉研究团队开始关注和研究基于二进制表达的局部特征并取得了重要进展。首先介绍了二进制特征的相关工作，并对这些方法进行了分类研究，在此基础上提出了基于亮度差量化的特征描述算法。有别于传统二进制特征描述算法，本文算法首先对图像局部进行随机像素点对采样，并计算像素点对之间的亮度差，通过对亮度差值作二进制量化得到图像的局部二进制特征。本文算法在公共数据集上与目前主流的几种二进制特征提取算法进行了比较评价，实验结果表明，本文二进制特征在特征匹配准确率和召回率上超过目前主流的几种二进制描述子，并且同样具有极高的计算速度和存储效率。通过实验结果验证，本文二进制特征在图像条件发生变化时仍然能保持一定的鲁棒性。关键词：多媒体技术;局部特征;图像检索;二进制特征4448|284|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：网格去噪是计算机图形学中的经典问题，而如何在去除噪声的同时保持网格的特征结构是这一研究方向所面临的最大挑战。提出一种具有稀疏性的全局网格去噪方法，该方法源于信号处理理论中稀疏表示的基本思想，通过优化全局能量函数来去除网格模型的噪声，同时能够保持网格模型的特征结构。该方法共分为两个步骤，第1步为网格面法向量的滤波，首先建立全局优化模型，对噪声网格的面法向量进行滤波优化，其中引入范数来保证解的稀疏性，使得优化后新的面法向量能够保持网格的特征结构；第2步为网格曲面的重建，根据第1步得到的新的面法向量，按照面法向量的定义，建立最小二乘意义下的网格顶点的重建模型，求解得到新的网格曲面。由于该模型是全局方法，避免了现有滤波方法可能出现的不收敛等问题，能够取得比较满意的去噪效果。大量实验结果表明，本文方法在去除噪声的同时，能较好地保持网格的特征结构，尤其对于CAD模型有很好的实验效果。关键词：计算机图形学;网格去噪;全局滤波;稀疏性4903|270|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：多视点视频编码标准MVC是国际标准组织针对3D视频制定的编码标准，支持实时编码和兼容已有H.264标准是MVC应用推广迫切需要解决的问题。基于拓扑排序，提出一种2维预测结构到1维参考序列的映射变换机制，利用已有的H.264编码单元技术，实现了MVC-H.264双向实时转码。该方法能够兼容现有的H.264编解码器，支持高清MVC实时编码。通过3D视频直播实际应用验证了方法的有效性。本文MVC与H.264标准间的预测参考结构映射和码流转换机制，无需设计专用芯片就能同时兼容H.264和MVC标准。关键词：H.264;多视点视频编码;转码;并行编码4912|245|0更新时间：2024-05-07
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