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2015 年 第 20 卷 第 7 期
- 摘要：高效视频编码(HEVC)采用率失真优化技术选择最佳的编码参数,实现编码比特率和视频图像失真之间的平衡。失真度量通常采用均方误差和绝对误差和,这些方法并没有考虑人眼的主观感受。为了提高视频编码的主观感知质量,提出一个融合视觉感知特性的率失真优化算法,并应用于帧间率失真优化过程中。 首先定义了一个视觉感知因子,该因子考虑了人类视觉系统对视频图像的空域活动性区域、纹理区域、时域运动性区域和亮度的感知特性,然后以编码树单元为单位对拉格朗日乘子进行自适应调整,最后根据拉格朗日乘子与量化参数之间的关系,对量化参数做进一步的修正。 与HEVC参考软件相比,本文算法明显提高了率失真性能,对于相同的结构相似度(SSIM)分值,本文算法在随机访问和低延时配置下平均分别节省3.1%,4.9%的码率,最高能节省9.0%的码率。与代表性文献算法相比,对于相同的SSIM,本文算法在随机访问和低延时配置下平均分别增加了0.7%,2.2%的码率节省。 本文率失真优化策略能够根据图像不同的视觉特性自适应的调整率失真优化过程中的拉格朗日乘子,在保持编码质量基本不变的情况下,节省了码率,提高了HEVC的编码性能。关键词：高清视频编码;视觉感知;率失真优化;拉格朗日乘子3446|308|0更新时间：2024-05-08
- 摘要：针对侧扫声纳图像具有背景复杂、噪声污染重等特点,提出一种结合空间信息的模糊聚类分割算法(FCM),以提高侧扫声纳图像的分割精度和分割速度。 采用结合组合邻域中值滤波的FCM算法,首先选取正十字邻域和斜十字邻域,分别计算两个邻域内的像素灰度中值;然后,结合其中的较小值,引入惩罚项,得到融合灰度信息和空间信息的灰度值;最后,对融合后的灰度图像进行FCM分割。 利用该算法对不同尺寸和不同目标的侧扫声纳图像进行分割,并将分割结果与其他5种聚类算法的分割结果进行比较,对比分析每种算法的分割精度和运算时间。结合中值滤波的FCM算法的分割精度和运算时间均优于传统的FCM算法和结合均值滤波的FCM算法,其中结合组合邻域中值滤波的FCM算法的运算速度较快,分割精度略高于结合传统中值滤波的FCM算法。 结合组合邻域中值滤波的FCM算法在对侧扫声纳图像进行分割时,具有较强的抗噪性、实时性和较强的边缘保持能力。关键词：模糊聚类;侧扫声纳;图像分割;组合中值滤波3328|297|9更新时间：2024-05-08
- 摘要：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。 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。 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。 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。关键词：动脉粥样硬化;核磁共振成像(MRI);MR配准;去噪3125|441|3更新时间：2024-05-08
- 摘要：为了克服传统的图像修复算法在结构和纹理边界的错误修复,利用小波变换域的系数特征,探讨了一种基于小波变换与纹理合成相结合的修复算法。 算法先利用小波变换将待修复图像分解成具有不同分辨率的低频子图和高频子图,然后根据不同子图各自的特征分别进行修复。对代表图像结构信息的低频子图,采用FMM(fast marching method)算法进行修复;对代表图像纹理信息的高频子图,根据各子图中小波系数的特征,利用纹理合成方法进行修复。 分层、分类修复方法对边缘破损具有良好的修复效果,其峰值信噪比相比于传统算法提高了1~2 dB。 与相关算法相比,本文算法的综合修复能力较好,可以有效修复具有较强边缘和丰富纹理的破损图像,尤其对破损自然图像的修复,修复后图像质量得到较大提升,修复效果更符合人眼视觉效应。关键词：图像修复;小波变换;纹理合成;分层分类2861|425|3更新时间：2024-05-08
- 摘要：原始的破损区域分块划分的图像修复(IIPBDR)算法在修复连接两断裂边界线时,采用的是直线路径,这使得IIPBDR算法不适合修复含有较大曲率边界线的破损图像。针对IIPBDR算法所存在的问题,本研究希望找到一种方法能够求得任意两匹配好断裂边界线之间的光滑曲线路径,并用此曲线路径来代替IIPBDR算法中的直线路径,以对IIPBDR算法进行改进。 1) 通过模仿人类的视觉连通性原理提出了光滑拟合模型;2) 采用最小二乘法求取光滑拟合模型的各个参数,进而求得两断裂边界线之间的光滑曲线路径;3) 用该光滑曲线路径来代替IIPBDR算法中的直线路径以修复连接两断裂边界线。 基于以上研究,文中提出了“光滑拟合模型的IIPBDR图像修复算法”,并对破损区域较大、结构信息较复杂的破损图像进行了修复实验。和BSCB(Bertalmio, Sapiro, Caselles, Ballester)、Criminisi、IIPBDR算法相比,本文算法所修复图像的PSNR值平均提高2.40 dB,且具有较好的视觉连通性效果、其边界线过渡更加自然。 本文改进算法在一定程度上克服了IIPBDR算法不适合修复含有较大曲率边界线的破损图像的缺点。关键词：图像修复;光滑拟合模型;最小二乘法;光滑曲线路径2691|377|0更新时间：2024-05-08
图像处理和编码
- 摘要：基于卡尔曼滤波的视频目标跟踪算法需要事先获得过程噪声和观测噪声方差,但在实际应用中,无法得知这两种噪声方差的准确值。此外,由于目标运动的随机性和视频场景中背景的复杂性,噪声方差也会随时间发生动态变化。如果设定的噪声方差不准确,跟踪精度会受影响,严重时会导致目标跟踪失败。考虑到上述问题,提出一种新的解决方法。 将带遗忘因子的推广递推最小二乘法(EFRLS)运用到视频目标跟踪研究领域。在该算法中,无需使用噪声方差,首先利用Mean Shift算法获得目标位置的初步估计,再利用EFRLS算法估计下一帧目标的位置。 该算法明显好于传统Mean Shift算法,并且与Kalman结合Mean Shift算法的跟踪性能相当。此外,在目标发生严重遮挡时,该算法优于Kalman结合Mean Shift算法,具有较好的跟踪性能。 本文算法无需设置噪声参数,可以实现目标在发生严重遮挡和遮挡后目标重新出现的情况下的准确跟踪,提高了跟踪的鲁棒性,具有一定的工程使用价值。关键词：视频目标跟踪;噪声方差未知;卡尔曼滤波;带遗忘因子的推广递推最小二乘法(EFRLS);目标遮挡2245|379|1更新时间：2024-05-08
- 摘要：针对暗原色先验去雾算法出现的边缘残雾、天空色彩失真以及速度较慢问题,提出一种快速有效的图像去雾算法。 舍弃传统分块的思想,采用逐像素处理的方法估计透射率,并对估计值过低的透射率进行适当的增强。大气光采用效率更高的四叉树算法来求解。 有效地解决了边缘残雾和天空色彩失真问题,相比其他算法,去雾后的视觉效果有所提升。透射率和大气光的求解速度都得到一定程度的提高,去雾速度是暗原色先验去雾算法的近4倍。 实验结果表明,本文算法在保证良好去雾效果的前提下能大幅提升去雾的效率,节省去雾所花费的时间。对于大部分有雾图像,本文算法都能够达到较好的去雾效果,但在处理具有较大景深的图像时,远景部分的去雾效果欠佳。鉴于速度上的优势,本文算法适用于对实时性要求比较高的去雾场合。关键词：图像去雾;暗原色先验;快速去雾;逐像素处理;引导滤波3979|426|7更新时间：2024-05-08
- 摘要：面向实时、准确、鲁棒的人体运动分析应用需求,从运动分析的特征提取和运动建模问题出发,本文人体运动分析的实例学习方法。 在构建人体姿态实例库基础上,首先,采用运动检测方法得到视频每帧的人体轮廓;其次,基于形状上下文轮廓匹配方法,从实例库中检索得到每帧视频的候选姿态集;最后,通过统计建模和转移概率建模实现人体运动分析。 对步行、跑步、跳跃等测试视频进行实验,基于轮廓的形状上下文特征表示和匹配方法具有良好的表达能力;本文方法运动分析结果,关节夹角平均误差在5°左右,与其他算法相比,有效提高了运动分析的精度。 本文人体运动分析的实例学习方法,能有效分析单目视频中的人体运动,并克服了映射的深度歧义,对运动的视角变化鲁棒,具有良好的计算效率和精度。关键词：运动分析;实例学习;形状上下文;统计建模2668|422|0更新时间：2024-05-08
图像分析和识别
- 摘要：针对基于图像3维重建中纹理映射存在缝隙的问题,提出一种多参数加权的无缝纹理映射算法。 算法根据图像的标定信息对三角格网进行聚类分割,将重建模型聚类成不同参考图像的网格贴片,并对贴片排序生成纹理图像,加权融合重建顶点的法线角度、图像视点、模型深度等信息生成纹理贴片像素,最后采用多分辨率分解融合技术消除纹理贴片缝隙,实现无缝的纹理映射。 对不同的测试数据进行了验证,本文算法在保持一定清晰度的前提下消除了纹理的缝隙,即使对于构网误差较大的区域也能得到较为满意的结果,同时本文算法支持大数据的3维纹理映射。 提出了一种无缝的纹理映射算法,算法通过构造一个平滑的加权方程融合多源信息消除纹理的接缝,实验结果表明了本文算法的有效性及实用性,得到了高保真的无缝纹理映射效果,可应用到城市级别的大场景3维重建领域。关键词：基于图像3维重建;多参数加权;纹理映射;聚类分割;纹理贴片;多分辨率分解融合3029|367|2更新时间：2024-05-08
- 摘要：云南绝版套色木刻是套色木刻的一种特殊艺术形式。绝版套刻是一种极具云南地方特色和艺术价值的中国传统文化,数字模拟合成该艺术形式的目的不仅是为了解决其“绝版”问题,更是对中国传统文化的保留和传承,根据其实际创作过程,提出一种交互式绝版套刻的数字合成方法。 本文方法前期采集了大量真实刻痕图像,并从中提取了多种刻痕元素构建了刻痕库。在模拟套印过程中,首先对输入图像进行颜色聚类分层用以模拟不同版次。再通过笔刷绘制刻痕来模拟不同版次刻制操作。然后对每版图像着色来模拟真实绝版套刻的印刷过程。最后利用风格化边缘对合成版画的轮廓进行增强。 最终数字合成云南绝版套刻风格化图像,与已有木刻滤镜得到的木刻图像相比更为贴近真实木刻,效果令人满意。 本文方法较真实地模拟了云南绝版套色木刻制作过程,填补了NPR(non-photo realistic rendering)在云南绝版套色木刻形式上的空白。关键词：云南绝版套刻;交互式;数字合成;风格化3047|384|2更新时间：2024-05-08
图像理解和计算机视觉
- 摘要：多边形等距是计算机图形学、计算几何、计算机辅助几何设计领域的一个基础性问题,并且有着广泛的应用。为了有效地处理各种类型的多边形等距问题,提出一种基于像素的多边形等距区域子分算法。 利用四叉树数据结构对给定区域进行子分,再利用区间算术计算出符合等距要求的全体像素集。针对只是由线段组成的多边形采用点到线段的最短距离算子加快计算速度。 利用区域子分算法处理了不同类型的多边形等距问题,并与传统的基于像素的多边形等距膨胀算法进行了比较。本文算法能有效处理各种多边形的等距问题,相对于传统的基于像素的膨胀算法,在顶点处的处理效果上更好,并且耗时也更短。所提区域子分算法比传统边等距方法适用范围更广,能够有效地处理一些边等距算法不能处理的多边形等距问题。 本文算法其优点是不需要考虑自交和连接问题,并且可以处理其他许多常规方法处理不了的各种类型的多边形等距问题,包括带有弧段和孤岛的情况。关键词：多边形等距;区域子分算法;区间算术;四叉树3273|330|0更新时间：2024-05-08
- 摘要：传统虚拟健身系统存在着沉浸性、可玩性方面的问题,并且缺少对用户的健身指导。提出一种能够改善健身娱乐性、有效性和指导能力的3维虚拟健身系统设计方法。 以自然交互界面、个性化深度定制策略和互反馈控制模型理论为基础,加强人与计算机之间的自然语义转换,增加用户对系统的设计控制能力,实时感知用户身体情况并引导用户进行科学健身。另外,依据此框架实现了一套采用健身自行车、Kinect体感摄像头、心率传感器等设备的健身系统。 本文提出了一种新的健身系统设计方法,并进行了实现。通过问卷调查,大部分测试者对本文所实现的系统总体评价比较满意并较认可系统新颖性。系统实验结果显示,本文健身系统设计方法对于改善个人健身的娱乐性和有效性有着良好的效果,并具有良好的通用性。 通过对测试者的反馈统计表明,系统在交互性和指导能力方面表现出色。关键词：虚拟现实;健身系统;自然交互;严肃游戏;反馈调节3144|296|2更新时间：2024-05-08
计算机图形学
- 摘要：LANDSAT-8卫星发射以来,美国地质调查局(USGS)向全球发布WRS(world reference system)分幅体系下的标准景产品,该产品覆盖区域较小。针对面向区域遥感应用需要较大覆盖范围长条带卫星影像的问题,提出一种长条带数据处理方法。 长条带处理分为预处理、辐射校正和几何校正3个部分,包含了预处理、长条带数据辐射一致性纠正和姿轨数据精化等过程,解决了长条带影像处理的关键技术。 利用3组LANDSAT-8数据进行实验,本文方法处理得到的长条带影像,辐射均一性得到提高,整体精度同单幅标准景产品的精度相当,且效率较传统的分景处理再镶嵌的方式提高了45.9%。 本文LANDSAT-8长条带处理方法能够得到高质量的长条带影像,且处理效率较高,能够有效满足大区域遥感应用的数据需求。关键词：Landsat-8;长条带数据;辐射校正;几何校正3678|280|1更新时间：2024-05-08
- 摘要：随着成像光谱仪的发展,高光谱遥感图像的空间分辨率和光谱分辨率越来越大,这给高光谱遥感图像解译处理及应用带来挑战。本文提出一种基于MapReduce模式的分布式混合并行处理模型来加速高光谱解混处理。 为降低算法计算复杂度,对原串行算法进行并行化设计,并采用行列式分块计算法对原算法进行化简计算;最后在分布式集群环境下,采用Jama和JCuda组件来加速算法执行过程中的矩阵运算操作。 针对224波段,400×400像素空间分辨率的高光谱图像,采用分布式混合计算模型进行解混处理比原始的处理方法在速度上有近十倍的提高,且算法计算量越大,加速效果越明显。 本文提出了一种基于MapReduce模式的分布式混合并行处理方法来加速最大单形体体积端元提取算法,加速效果明显;采用分块法求解行列式可以大大降低算法复杂度。该方法对计算任务可并行划分、主机与节点间数据交换量少且计算复杂类算法加速效果明显。关键词：光谱解混;分布式计算;端元提取;分块行列式3205|519|1更新时间：2024-05-08
- 摘要：登革热是一个全球性公共卫生问题,从地理学时空数据分析的视角,探究登革热的时空特质、构建登革热时空过程模型,是有效预防、控制登革热的新方法、研究新热点。 基于时空数据挖掘、时空过程建模,综合环境、气象、地理、人口4大因素,分析登革热的空间相关性及登革热病例的空间自相关,挖掘登革热影响因子;针对BP(back propagation)神经网络模型易陷入局部最优的缺陷,引入遗传算法(GA)改进BP神经网络模型,用于登革热时空模拟。 登革热的时空扩散与温度、湿度、居民地、交通、人口密度呈显著相关;登革热病例之间呈显著自相关;登革热发生、扩散与环境、气象、地理、人口中的多种因子存在非线性关系;利用改进的GA-BP神经网络模型模拟登革热时空扩散,均方根误差达到0.081。 登革热发生、扩散是由多种因素综合影响的结果;GA-BP神经网络模型能够有效模拟登革热时空过程;此模型同样适用于其他伊蚊类传染病的模拟。关键词：登革热;时空数据挖掘;遗传神经网络模型;时空模拟;影响因子3126|265|3更新时间：2024-05-08
遥感图像处理
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