最新刊期
2014 年 第 19 卷 第 5 期
- 摘要：该文是关于中国图像工程的年度文献综述系列之十九。为了使国内广大从事图像工程研究和图像技术应用的科技人员能够较全面地了解国内图像工程研究和发展的现状，能够方便地查询有关文献，且向期刊编者和作者提供有用的参考，对2013年度图像工程重要文献进行了综述分析。 从2013年在国内15种有关图像工程重要中文期刊的共140期上所发表的2 986篇学术研究和技术应用文献中，选取出716篇属于图像工程领域的文献，并根据各文献的主要内容将其分别归入图像处理、图像分析、图像理解、技术应用和综述5个大类，然后进一步分入23个专业小类（与前8年相同），并在此基础上分别进行了各期刊各类文献的统计和分析。 根据统计分析结果可看出：图像分割仍然是图像分析中的一个焦点与难点，具有很强的挑战性；对图像真实性的鉴别与完整性的修复近期得到越来越多的关注；基于图像技术的人体生物特征的研究还需要新的动力；遥感、雷达、测绘等领域代表了2013年图像工程科技应用的最大热点。 该工作表明2013年中国图像工程的研究和应用有了许多新的进展，展现出一些新的发展特点和趋势。关键词：图像工程;图像处理;图像分析;图像理解;技术应用;文献综述;文献统计;文献分类;文献计量学4013|503|0更新时间：2024-05-07
综述
- 摘要：CCSDS-IDC（国际空间数据系统咨询委员会-图像数据压缩）是NASA制定的基于离散小波变换（DWT）尺度间衰减性的空间图像数据压缩标准，适用于合成孔径雷达（SAR）幅度图像及各类遥感图像的压缩。然而，与光学图像不同，常见的SAR图像都是复图像数据，其在干涉测高等许多场合具有广泛应用，分析研究CCSDS-IDC对SAR复图像数据的编码性能具有重要的应用价值。 由于SAR复图像数据不具有尺度间的衰减性，因此将其用于SAR复图像数据编码时性能较低。考虑到SAR复图像数据离散小波变换（DWT）系数呈现出聚类特性，提出将四叉树（QC）用于DWT域的SAR复图像数据编码，发现QC对SAR复图像数据具有高效的压缩性能。 实验结果表明，在同等码率下，对基于DWT的SAR复图像数据压缩，QC比CCSDS-IDC最多可提高幅度峰值信噪比4.4 dB，平均相位误差最多可降低0.368；与基于方向提升小波变换（DLWT）的CCSDS-IDC相比，QC可提高峰值信噪比3.08 dB，降低平均相位误差0.25；对其他类型的图像压缩，基于聚类的QC仍能获得很好的编码性能。 CCSDS-IDC对SAR复图像数据编码性能低下，而QC能获得很好的编码性能。对应于图像平滑分布的尺度间衰减性，其在某些特殊图像中可能不存在，而对应于图像结构分布的聚类特性总是存在的，故在基于DWT的图像编码算法设计中，应优先考虑利用小波系数的聚类特性，从而实现对更多种类图像的高效编码。关键词：CCSDS-IDC;SAR复图像数据;离散小波变换（DWT）;四叉树编码（QC）4011|357|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：重构算法是压缩感知理论的关键问题之一，为了减少压缩感知方向追踪算法重建时间，并确保相对较高的重建精度，提出一种非单调记忆梯度追踪（MGP）重构信号处理算法。 该算法建立在方向追踪框架下，采用正则化正交匹配策略实现了原子集的快速有效选择，对所选原子集,利用非单调线性搜索准则确定步长，用记忆梯度算法计算更新方向，从而得到稀疏信号估计值。 该算法充分利用记忆梯度算法在Armijo线搜索下全局收敛性快速稳定的优点避免收敛到局部最优解，提升收敛效率。在原有记忆梯度方法方向参数公式基础上进行推导，得到更高效率计算公式，提出的MGP算法运行时间上比近似共轭梯度追踪算法缩短30%，可以精确重构1维信号和2维图像信号,当采样率高于0.2时，重构质量更高。 实验结果表明，该算法兼顾了效率和重建精度，有效提高信号重建性能，在相同测试条件下优于其他同类的重构算法。关键词：压缩感知;图像重构;方向追踪;记忆梯度4084|296|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：在曝光过程中由于相机抖动而导致的图像模糊，是一种常见的图像降质现象，并且模糊图像中存在的异常值会导致复原结果的振铃效应，为了解决这些问题，本文提出一种处理异常值的相机抖动模糊图像复原算法。 该算法以自然图像统计为先验模型，结合变分贝叶斯方法和KL散度（Kullback-Leibler divergence）构造易于优化的代价函数，进而求出模糊核。针对异常值造成的振铃效应，在解卷积的过程中采用期望-最大值算法估计并处理异常值以抑制振铃效应。 采用本文方法对大量模糊图片进行复原，实验结果表明该方法能有效地去除相机抖动产生的模糊，在保持图像边缘和细节的同时，可有效抑制振铃效应。 提出了一种通过处理异常值达到抑制振铃效应目的，进而提高复原效果的图像盲复原新方法。实验结果表明该方法切实有效，并且该方法引出了一种抑制振铃效应的新思路。关键词：相机抖动;图像复原;期望-最大值算法;核估计5056|674|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：为提高复杂背景下的视频字幕在光学字符识别（OCR）中的识别率，需要对提取的视频字幕进行有效地字幕增强。首次将Logistic模型应用到视频字幕增强中，提出了基于Logistic模型的融合多帧信息的视频字幕增强方法。 对字幕进行检测与跟踪，将出现在连续多帧中的同一字幕片段进行对齐；通过分析字幕片段在多帧中信息，提出字幕背景在时域上的变化特征、背景和字幕文本的固有特征，并将3个特征进行量化与融合，构建适用于字幕增强的Logistic模型，实现对视频字幕的增强。 对含阴影或描边效果的特殊复杂背景字幕、普通复杂背景字幕、单一背景字幕分别进行实验，增强后的字幕在OCR软件中的识别正确率分别为81.76%、97.13%、98.19%，与对比方法比较均有一定的提高。 实验结果表明，本文方法既可以降低字幕背景的复杂度，又可以提高字幕背景与文本的对比度，从而可以对复杂背景和单一背景下的视频字幕进行有效地增强。关键词：复杂背景;字幕增强;Logistic模型;字幕检测与跟踪;时域特征3664|391|0更新时间：2024-05-07
图像处理和编码
- 摘要：针对传统图像分割方法易受噪声干扰的影响，提出一种新的结合LPG&PCA（principal component analysis with local pixel grouping）的中智学图像分割方法。 该方法首先利用中智学集合理论把图像转化成中智学图像；然后建立LPG&PCA滤波模型，利用图像中不确定性元素信息，对图像进行-LPG&PCA滤波运算和-增强运算，使处理后的噪声点更加平滑；最后，利用-均值聚类方法进行分割。 实验结果表明，该算法可以有效地消除噪声，提高图像的峰值信噪比，在抗噪性、分割错误率等方面都有较佳的效果。 由于本文方法将中智学集合理论应用到图像分割中，充分利用了图像中的不确定性因素，从而提高了图像分割的精度。理论分析和实验结果表明了该算法的有效性。关键词：图像分割;中智学;主成分分析;局部像素分组3048|381|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：在彩色图像分割中，光流法能够得到运动区域，但难以获得运动目标准确的分割边界，而常用的算法往往会产生过分割。为了克服光流法的不足，在保留显著性区域的同时抑制过分割，从而获得具有运动一致性区域的分割结果，提出融合多特征的运动一致性图像分割算法。 首先通过Mean Shift算法获取图像的初始分割，然后利用空域信息，包括颜色、边缘和区域面积等对视觉感知上具有相似性的区域进行合并，再利用时域信息进行运动一致性区域合并，最终得到分割结果。 实验结果表明通过结合时空信息，该方法能够有效抑制过分割，不仅弥补了光流场不能准确提取目标边缘的不足，而且提高了分割目标的完整性。 与两种流行的彩色图像分割算法相比，所提方法获得了更加理想的结果。关键词：彩色图像分割;运动一致性;区域相似性度量;区域合并4151|475|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：针对壁画图像具有较大类内差异以及具有较强背景噪音的特点，提出一种分组多实例学习的策略，实现对不同年代风格的壁画图像分类。 将样本空间划分为不同的子空间，每一个子空间中的所有训练样本训练分类器模型，测试阶段根据测试样本落到的子空间来选择不同的分类模型对测试样本进行分类。在各个子空间训练分类器时，将每一幅壁画图像样本看做多个实例的组成，采用多实例学习的方式来训练分类器。训练过程中，引入隐变量用于标识每一个实例，隐变量的存在使得分类器的优化问题不是一个凸问题，无法用梯度下降法去直接求解，采用迭代的方式训练Latent SVM作为每一个子空间的分类器。 实验结果表明本文方法在壁画图像的分类上与传统方法相比提高了平均5%的精度。 本文分组多实例学习的策略在壁画分类问题中能够较大程度地解决图像的类内差异以及背景噪音对分类结果造成的影响。关键词：壁画图像;图像分类;多实例学习;Latent SVM（支持向量机）3850|283|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：超声心动图中图像噪声严重、分辨率低以及成像范围有限等缺点，导致二尖瓣（MA）瓣根的识别非常困难，采用加性核函数的支持向量机（SVM）分类器识别超声心动图中的二尖瓣瓣根位置。 心脏二尖瓣瓣根位置对于心室的分割、心脏建模以及多模态配准很重要。本文提出将加性核支撑向量机分类算法并结合一个局部的上下文特征用于二尖瓣瓣根的识别。主要创新点有：1）利用图像中的上下文特征提取二尖瓣瓣根部特征；2）应用最小加性核的SVM分类器快速识别二尖瓣瓣根的候选点；3）对于候选点应用加权模板，计算候选点的加权密度；4）在加权密度场中，采用二分查找算法，自适应确定一个阈值，剔除二尖瓣瓣根的错分点，确定二尖瓣瓣根的位置。 本文算法在10个儿科病人的超声四腔心动图上测试，和手动选出的二尖瓣瓣根点相比，平均误差控制在1.52±2.25个像素。 采用加性核函数的SVM分类器能够快速、准确地识别二尖瓣瓣根点。关键词：二尖瓣;上下文特征;K-means;SVM分类器;加性核3431|324|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：图像的精确匹配在图像处理与识别中起着重要的作用。为了提高图像的匹配效果，提出了一种迭代的图变换匹配算法来实现误匹配关系的去除从而提高图像的匹配精度。 首先利用传统的图变换匹配（GTM）算法从初始匹配关系集合中获得较为精确的匹配关系子集；然后，利用已经获得的正确匹配点集与初始匹配点集之间的几何关系对初始匹配进行修正；最后，利用GTM对修正后的匹配关系进一步优化，从而得到更多的精确匹配关系。 实验结果显示在不同的图像变换场景下，相比于传统GTM算法，该算法具有较高的查全率。 所提算法能够克服传统GTM算法所得正确匹配关系少的缺陷。关键词：图变换匹配;图像匹配;K近邻图;几何约束3688|383|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：提出一种鲁棒的目标跟踪算法，将区别性稀疏表示模型应用于残差Unscented粒子滤波（RUPF）跟踪框架，从而实现对目标高效准确的跟踪。 利用Unscented卡尔曼（UKF）滤波技术将目标的量测信息引入提议分布，并使用马尔可夫蒙特卡洛（MCMC）移动改进采样结果，提高了滤波的精度，同时有效防止了粒子的退化和贫化。基于稀疏表示建立区别性的目标观测模型，引入的背景成分可以增强算法分辨目标与背景的能力。采用可变方向乘子法（ADMM）解决稀疏表示中的L1优化问题，有效地提升了算法的执行效率。 通过和其他跟踪算法一起，对标准测试视频进行的大量定性与定量的实验，结果表明，本文跟踪算法的跟踪精度高于一些常见的跟踪算法，同时其时间复杂度低于传统的几种基于稀疏的跟踪算法。 随着硬件技术的不断发展，UKF滤波技术的速度不断提升，保证了本文算法可以在较高准确率下有更快的执行速度。关键词：目标跟踪;Unscented粒子滤波;稀疏表示;动态模板更新;可变方向乘子法（ADMM）3485|400|0更新时间：2024-05-07
图像分析和识别
- 摘要：解决月面着陆器在下降过程中可能得不到足够的匹配点进行着陆区地形恢复的问题。 基于特征边缘线梯度比例约束的明暗恢复形状（shape from shading）算法。首先以Lommel-Seeliger模型模拟月表反射情况，建立辐照度方程；然后以地形特征边缘提取结果为基础，经过最小二乘拟合与表面光滑模型约束后，演化得到剩余影像点的梯度比例因子，实现对辐照度方程的正则化约束。 经过测试得到模拟影像的平均相对恢复精度可以达到-0.199，真实影像月面可以达到0.051和0.022。 本文算法能够有效地进行3维地形恢复，且恢复精度优于经典SFS算法中对实际地形恢复效果最好的Tsai算法。关键词：地形重构;月面地形;明暗恢复形状;反射模型;辐照度方程;梯度约束3570|319|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：离焦测距算法是一种用于恢复场景深度信息的常用算法。传统的离焦测距算法通常需要采集多幅离焦图像，实际应用中具有很大的制约性。 基于局部模糊估计提出单幅离焦图像深度恢复算法。基于局部模糊一致性的假设，采用简单而有效的两步法恢复输入图像的深度信息：1）通过求取输入离焦图和利用已知高斯核再次模糊图之间的梯度比得到边缘处稀疏模糊图；2）将边缘位置模糊值扩离至全部图像，完整的相对深度信息即可恢复。 为了获得准确的场景深度信息，加入几何条件约束、天空区域提取策略来消除颜色、纹理以及焦点平面歧义性带来的影响，本文对各种类型的图像进行对比实验，结果表明该算法能在恢复深度信息的同时有效抑制图像中的歧义性。 提出了一种新的基于局部模糊一致性的假设的单幅离焦测距算法。实验结果表明，在对自然场景下各类图像下有很好的适应性和有效性。关键词：模糊估计;离焦;图像分割;深度信息5151|670|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：随着Web2.0下海量共享图像的出现，如何获取图像具有描述力的精准区域标注具有重要研究意义。 提出一种基于区域语义多样性密度的图像标注框架，重点考虑区域间的视觉特征差异和空间结构差异。具体来说，基于距离相似度的特征多样性密度实现了区域特征语义标注；引入负相关示例的惩罚作用实现了区域空间关系语义及属性语义标注。 在部分NUS-WIDE和MSRC数据集上验证了方法的有效性，区域属性标注的正确率在80%以上，同时基于属性标注的图像检索的平均查准率达到82%。 实验结果表明，本文图像标注框架可以较精确地得到标注的相关语义区域和属性标注，能够有效解决区域标注问题。关键词：多样性密度;区域语义;距离相似度;空间位置;属性标注3725|313|0更新时间：2024-05-07
图像理解和计算机视觉
- 摘要：提出一种网格实时编辑方法，以实现精确的参数化区域选择来对网格进行复制粘贴操作。 首先通过提供给用户的笔刷在网格上选择感兴趣区域，通过半边结构遍历和种子填充算法精确指定参数化区域；在遍历过程中加入一个距离场限制，然后使用平面中值坐标方法对被复制区域进行变形处理；最后将被复制区域和目标网格进行无缝融合，恢复3维形状。 本文方法能够对高曲率和凸长网格进行有效编辑，复制得到的模型能够符合需求，并且鲁棒稳定。 实验结果表明，泊松方程结合平面中值坐标的网格实时编辑方法，能够实现精确的参数化区域选择对网格进行复制粘贴操作。通过与已有的网格克隆方法相比较，该方法具有很好的鲁棒性并且效果良好。关键词：网格编辑;局部参数化;泊松克隆;中值坐标3410|524|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：针对有限元分析中网格最优化问题，提出一种改进的生成四面体网格的自组织算法。 该算法首先应用几何方法将三角形表面模型重新构造成规定大小的分类体数据，同时由该表面模型建立平衡八叉树，计算用以控制网格尺寸的3维数组；然后将体数据转换成邻域内不同等值面的形态一致的边界指示数组；结合改进的自组织算法和相关3维数据的插值函数，达到生成四面体网格的目的。 实验结果对比表明，该方法能够生成更高比例的优质四面体，增强了对扁平面体的抑制能力，同时很好地保证了边界的一致。 在对封闭的3维表面网格进行有限元建模时，本文算法为其提供了一种有效、可靠的途径。关键词：四面体网格;Delaunay三角剖分;尺度控制数组;平滑滤波器3285|397|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：流体模拟方法中的基于旋度的模拟方法相比于基于速度的模拟方法，能提供较多细节，但是通常难以处理不同的边界条件，比如固体边界和自由表面，而且通常难以保证模拟的稳定性。本文的目的就是为了解决基于旋度的模拟方法的边界问题和稳定性问题。 提出一种交错网格结构，在这种网格结构下，旋度分量被错开放置在每个网格的棱的中心点。利用这种网格离散格式，提出了几种修改求解速度场方程组的策略，以应对不同的边界条件。 给出多种场景下的流体模拟结果图，以及几种场景下的总动能变化图和时间效率表。结果显示，本文方法能够处理好不同边界条件，并保持模拟的稳定性。 本文提出了一种新的涡粒子流体模拟方法，该方法利用一种交错网格结构辅助模拟，在这种新的网格离散格式下，该方法解决了基于旋度的模拟方法的边界问题和稳定性问题。关键词：流体模拟;涡粒子;基于旋度的模拟方法;边界问题2948|299|0更新时间：2024-05-07
计算机图形学
- 摘要：提出一种利用区域统计特征的PolSAR影像分割方法，以解决目前研究中在降低斑点噪声和提高分割效率方面的不足。 首先利用基于梯度分割影像的分水岭算法进行SAR影像初分割，针对差值梯度非恒虚警率（CFAR），可能给出虚假边缘从而导致分割错误的问题，引入恒虚警率的均值比率梯度（ROA）；同时，考虑到梯度影像中存在大量局部极小值，直接用分水岭处理得到初分割结果，存在过度过分割，给出了一种利用形态学方法进行梯度重构以消除局部极小值、抑制过分割的方法。然后，基于初分割得到区域，计算区域相干矩阵的最大似然估计，结合假设检验和相干矩阵的Wishart分布，给出一种有效描述区域相似度的目标函数，通过建立区域邻接关系图（RAG），执行等级区域合并得到最终分割结果。 利用模拟数据，德国奥伯法芬霍芬L波段实测数据和中国海南陵水黎族自治县X波段的高分辨率数据，验证本文方法，初分割结果证实梯度重构处理不会破坏原有梯度结构，并能有效抑制过分割；最终分割结果定性定量对比分析表明，本文给出的目标函数，在分割效率、信息保持和分割精度上都有较好表现。 实验结果表明，本文方法能有效降低斑点噪声，提高分割效率，从而提供更加准确的分割结果。关键词：PolSAR影像分割;区域统计;分水岭;ROA梯度3245|406|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：遥感影像成像过程由于受到传感器自身以及其他一些外部环境因素的影响，往往会呈现出整体的亮度不均，导致遥感影像解译和制图精度的降低。因此，需要对遥感影像进行亮度不均匀校正，提高影像的质量。 感知驱动的亮度不均变分校正方法，是一种新型的单幅遥感影像亮度不均校正方法，它受人眼视觉系统特性的启发，能够在有效校正影像整体亮度的同时增强局部对比度。本文用分裂Bregman迭代实现了对感知驱动亮度不均变分校正模型的最优化求解，在实现对影像整体亮度不均校正的同时，大幅提高了计算效率。 模拟实验和真实实验结果均表明，采用分裂Bregman的亮度不均变分校正模型需要较少的计算时间，从效率上比采用最速下降法的校正模型提高了约67倍。 分裂Bregman方法能够有效求解感知驱动亮度不均变分模型，在保证校正结果整体亮度均匀，局部对比度增强的前提下，大大提高运算效率。关键词：遥感影像;亮度不均校正;感知驱动;变分;分裂Bregman3405|432|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：针对无人机影像拼接缝消除困难的问题，提出一种基于Wallis匀光和距离权重增强的拼接缝消除算法。 首先，应用Wallis匀光消除亮度差异，给出Wallis参数设置方法。然后，提出一种基于空间相关性的距离权重分配方法，通过增强距离对权重的影响，对拼接缝处的局部纹理错位进行全局优化，起到渐入渐出的平滑过渡效果，消除纹理拼接缝。 选取7种不同类型影像对本文方法和其他4种经典算法进行对比，并对8条行带影像进行拼接，拼接结果光照均匀、无明显错位。 实验结果表明：本文算法能高效地消除由于曝光差异与几何变形引起的拼接缝，适用于无人机影像快速处理。关键词：无人机影像;Wallis匀光;空间相关性;拼接缝消除2824|501|0更新时间：2024-05-07
遥感图像处理
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