最新刊期

    2015 20 8

      图像处理和编码

    • CRT显示图像的色彩管理新模型

      黎新伍, 王根生
      2015, 20(8): 993-999. DOI: 10.11834/jig.20150801
      摘要:目前色彩管理模型或是注重呈色原理分析,或是仅控制模型的输入输出两端,导致色彩转换精度不高。鉴于此在分析呈色原理的基础上,提出一种CRT显示图像色彩管理新模型。 采用标准色靶作为实验样本,结合显示器的呈色原理,以色靶的彩色梯尺区色块代表整个色空间用以推导模型,解决了显示器色彩校正中样本色块选择的难题;随后,重新解释尤尔—尼尔森方程的参数,使原本只适用于印刷网点图像的呈色模型也适用于非印刷网点图像;其次,结合尤尔—尼尔森方程和显示器呈色原理,利用修正后的缩张拟合算法分单色、双色和3色逐步修正和补偿色彩误差,推导出CRT显示器的色彩管理新模型。 本模型能够提高CRT显示器的色彩管理精度54%以上,能够用于工程实际中的CRT显示器色彩管理。 借助于其他图像设备的呈色原理,本文模型不仅能提高色彩转换精度,也具备较好的参考借鉴价值。  
      关键词:显示图像色彩管理;尤尔-尼尔森方程;缩张拟合算法;标准色靶   
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      更新时间:2024-05-07
    • 邻域窗口权重变分的图像修复

      王猛, 翟东海, 聂洪玉, 王佳君
      2015, 20(8): 1000-1007. DOI: 10.11834/jig.20150802
      摘要:传统的基于样本块的图像修复算法对于破损区域周围既含有几何结构信息又含有丰富纹理信息的情形,修复过程中易出现纹理延伸现象和错误样本块问题,该研究旨在改进传统的修复算法,提出基于邻域窗口权重变分的图像修复算法。 该算法利用领域窗口总变分和内在变分构造出权重变分,通过对Criminisi算法中的优先级测度进行加权,提高了对几何结构信息和纹理信息的辨识能力,使几何结构信息得到优先修复;同时,在像素块的匹配过程中,通过引入整体结构差异算子,并与传统的颜色匹配相结合,提高了匹配精度。 改进的算法很好地克服了原算法中的纹理延伸和误匹配问题,保持了修复结果的视觉连通性,其峰值信噪比相比原算法提高23 dB。 相比于Criminisi算法及其相应的改进算法,本文算法能够对既含有几何结构又含有丰富纹理信息的破损区域取得更好的修复效果,同时,也能高效修复一般的破损区域,从而具有更好的普适性。  
      关键词:图像修复;优先权;权重变分;最佳样本块   
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      更新时间:2024-05-07
    • 自适应滤波窗实现距离加权图像椒盐噪声滤除

      林亚明, 李佐勇, 林叶郁, 徐戈
      2015, 20(8): 1008-1016. DOI: 10.11834/jig.20150803
      摘要:在比较几种椒盐去噪方法的滤波窗口尺寸选择策略的基础上,提出一种基于自适应滤波窗的距离加权图像椒盐噪声滤除方法。 首先将图像中灰度值为0或255的像素点判定为噪声点,接着对每个噪声点,在以该噪声点为中心、不断增大面积的滤波窗口序列中,寻找包含非噪声点的最小尺寸窗口。若此窗口尺寸小于预设的阈值,则使用该窗口中的非噪声点进行距离加权滤波。否则认为该噪声点位置位于图像自身灰度值为0或255的像素点区域内部,使用少数服从多数策略计算灰度恢复值。 将本文方法与其他7种椒盐去噪方法相比较。当图像自身包含较多灰度值为0或255的像素点时,本文方法去噪效果优于其他7种方法。当图像自身不含或较少包含灰度值为0或255的像素点时,本文方法与其他方法中的最优去噪结果效果相当。 本文方法不仅能够有效滤除椒盐噪声,而且适用于自身包含灰度值为0或255的像素点多的椒盐噪声图像。  
      关键词:距离加权;密度估计;椒盐噪声;图像还原   
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      更新时间:2024-05-07
    • 利用Hough变换的匹配对提纯

      谢亮, 陈姝, 张钧, 田金文
      2015, 20(8): 1017-1025. DOI: 10.11834/jig.20150804
      摘要:针对传统的匹配对提纯算法存在容错性差、效率低等问题,提出了一种利用Hough变换的匹配对提纯算法。 假设正确的匹配对一致性地服从一个变换模型。首先,为两幅图像的变换关系选择一个合适的数学模型,利用Hough变换确定模型方程参数的解。然后检验原始匹配对,保留符合模型方程的匹配对,从而达到提纯的目的。 与传统的RANSAC(random sample consensus)等算法相比,本文算法具有更高的容错率、召回率与更优的运行效率,且是稳定的。实验结果表明,在误配率低于85%时算法能完全剔除误匹配,且误配率高达95%时依然有50%的可能性成功剔除误匹配。 把Hough变换引入到匹配对提纯的应用中,该算法在所选模型准确或近似准确的情况下能鲁棒地提纯匹配对。由于模型方程参数个数决定参数空间维数,维数高导致投票及搜索最大值点的时间、空间复杂度大,因此该算法适用于模型参数较少(不大于4)的情况。  
      关键词:匹配对提纯;Hough变换;误匹配;参数空间;投票   
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      更新时间:2024-05-07

      图像分析和识别

    • 结合格式塔完形规则的自然图像分割

      曾接贤, 王玉
      2015, 20(8): 1026-1034. DOI: 10.11834/jig.20150805
      摘要:由于自然图像容易受到光照等因素的影响,其分割精度往往达不到人类视觉感知的需求,为此提出了一种新的结合格式塔完形规则的自然图像分割方法。 首先采用Ncut算法对原图像进行过分割得到若干个子区域,这些局部子区域能弱化光照、背景模糊等自然因素的影响;然后引入格式塔完形规则对区域进行度量,提出了基于区域的量化计算模型,进一步弱化了自然因素的影响,而且所得的区域率更加符合人的视觉感知;最后在区域率的基础上提出了新的合并算法,该算法简单且执行效率高,通过区域合并得到最终的分割结果。 30幅图像的定量和目视对比实验表明,本文算法不仅能够很好地将格式塔完形规则应用到图像分割上来,而且对比实验表明,本文算法在评价指数PRI、VOI、GCE上总体性能要优于其他算法,与人工标注的结果比较接近。 提出了一种结合格式塔完形规则的自然图像分割方法,该方法在过分割的基础上,采用格式塔完形规则对区域进行度量,有效降低了自然图像易受自然因素的影响,提高了分割精度。实验结果表明,本文提出的结合格式塔完形规则的图像分割算法高效性而准确,但不适合于尖细物体的自然图像的分割。  
      关键词:自然图像;过分割;格式塔完形规则;区域合并   
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      更新时间:2024-05-07
    • 融合Kernel PCA形状先验信息的变分图像分割模型

      杨建功, 汪西莉, 李虎
      2015, 20(8): 1035-1041. DOI: 10.11834/jig.20150806
      摘要:基于能量最小化的变分图像分割方法已经受到研究人员的广泛重视,取得了丰硕成果。但是,针对图像中存在的噪音污染、目标被遮挡等情况,则难以正确分割。引入先验形状信息是解决该问题的一个重要方向,但是随之而带来的姿态变化问题是一个难点。传统的做法是在每步迭代过程中单独计算姿态变换参数,导致计算量大。 在基于Kernel PCA(KPCA)的形状先验模型基础上,提出一种具有内在的姿态不变性的KPCA形状先验模型,并将之融合到C-V变分图像分割模型中。 提出模型无须在每步迭代中显式地单独计算姿态变换参数,相对于C-V模型分割正确率能够提高7.47%。同时,针对KPCA模型中计算高斯核函数的参数取值问题,也给出一种自适应的计算方法。 理论分析及实验表明该模型能较好地解决先验形状与目标间存在的仿射变化问题,以及噪音、目标被遮挡等问题。  
      关键词:图像分割;变分方法;形状先验;核主成分分析(Kernel PCA);姿态不变性   
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      更新时间:2024-05-07
    • 基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割

      吴诗婳, 吴一全, 周建江, 孟天亮, 戴一冕
      2015, 20(8): 1042-1050. DOI: 10.11834/jig.20150807
      摘要:为了使图像阈值分割的精度和速度进一步提高,提出了一种基于2维灰度熵阈值选取快速迭代的图像分割方法。 首先,提出了1维灰度熵阈值选取的快速迭代算法;然后,考虑图像目标和背景的类内灰度均匀性,给出了基于灰度—邻域平均灰度级直方图的灰度熵阈值选取准则;最后,提出了2维灰度熵阈值选取的快速迭代算法,并采用递推方式计算准则函数中的中间变量,避免其重复运算,加快了运算速度,大大减少了运算量。 大量实验结果表明,与近年来提出的3种阈值分割法相比,所提出的方法分割性能更优,分割后的图像中目标区域完整,边缘清晰,细节丰富且运行时间短,仅为基于混沌小生境粒子群优化的二维斜分倒数熵分割法运行时间的3%左右。 本文方法对不同类型灰度级图像的分割效果及运行速度均有明显优势,是实际系统中可选择的一种快速有效的图像分割方法。  
      关键词:图像分割;阈值选取;灰度熵;快速迭代   
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      更新时间:2024-05-07
    • 基于图像线特征和点云面特征的水下人造目标定位

      解则晓, 潘成成, 迟书凯, 魏征
      2015, 20(8): 1051-1061. DOI: 10.11834/jig.20150808
      摘要:针对水下人造目标的位姿参数估计问题,提出一种基于图像线特征与点云面特征的目标定位算法。 基于对人造物体成像后的边缘特征及其本身曲面特征的认知,将目标描述成为一种线特征与面特征的组合。首先依据指定线型对目标图像边缘进行线特征检测,初步定位目标在图像中的位置;然后采用RANSAC(random sample consensus)算法对投影到目标区域内的点云进行曲面特征检测,得到目标参数的近似值并从视场点云中提取目标点云;最后以超二次曲面作为目标的部件化模型,以检测到的目标参数为初值,建立3维目标尺寸和位姿估计的非线性目标函数,将该目标函数的优化结果作为3维目标的定位结果。 通过水下实验对算法的有效性进行验证,定位后的目标旋转轴角度偏差不超过2°,相对位置偏差不超过1%,单目标定位耗时不超过5 s。 实验结果表明,该算法的定位精度和耗时均能满足应用需要,可有效定位未知尺寸的人造目标,且对水下复杂环境有较强的适应性。  
      关键词:机器视觉;人造目标定位;椭圆检测;随机抽样一致性;超二次曲面   
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      更新时间:2024-05-07
    • 熵能量堆煤图像的定位与识别

      袁姮, 王志宏, 姜文涛
      2015, 20(8): 1062-1069. DOI: 10.11834/jig.20150809
      摘要:针对煤矿皮带堆煤传感器受复杂环境干扰导致检测效率较低的问题,提出一种新的基于熵能量(EE)的堆煤图像定位与识别方法。 该方法首先在堆煤图像初始化区域内设定采样单元,统计采样单元前景和背景区域的信息熵,计算信息熵分布的极大值所对应的的灰度阶并统计其出现的概率;然后计算采样单元的熵能量和能量频率,归一化频率系数,并利用能量频率的二阶偏导确定堆煤边缘区域,将采样单元移动至堆煤边缘处;最后,根据采样单元的坐标位置计算堆煤高度和半径,进行实时预警。 在煤矿井下皮带堆煤视频上进行算法测试,该算法的单帧图像平均处理速度为0.35 s/帧,堆煤事故预警时间间隔最大为0.35 s,平均识别准确率为97.1%,测试结果表明,该方法对堆煤模糊边缘、环境噪音具有抗干扰特点,可以有效克服强噪音、模糊边缘等因素对堆煤识别的影响。 该方法对复杂环境中堆煤定位与识别具有很好的实时性和准确性,对提高煤矿安全生产效率具有重要意义。  
      关键词:堆煤图像;熵能量;采样单元;能量频率   
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      更新时间:2024-05-07
    • 时空运动显著性的目标跟踪

      谢昭, 刘玉敏, 张骏, 段士雷
      2015, 20(8): 1070-1082. DOI: 10.11834/jig.20150810
      摘要:在目标跟踪过程中,运动信息可以预测目标位置,忽视目标的运动信息或者对其运动方式的建模与实际差异较大,均可能导致跟踪失败。针对此问题,考虑到视觉显著性具有将注意快速指向感兴趣目标的特点,将其引入目标跟踪中,提出一种基于时空运动显著性的目标跟踪算法。 首先,依据大脑视皮层对运动信息的层次处理机制,建立一种自底向上的时空运动显著性计算模型,即通过3D时空滤波器完成对运动信号的底层编码、最大化汇集算子完成运动特征的局部编码;利用视频前后帧之间的时间关联性,通过时空运动特征的差分完成运动信息的显著性度量,形成时空运动显著图。其次,在粒子滤波基本框架之下,将时空运动显著图与颜色直方图相结合,来衡量不同预测状态与观测状态之间的相关性,从而确定目标的状态,实现目标跟踪。 与其他跟踪方法相比,本文方法能够提高目标跟踪的中心位置误差、精度和成功率等指标;在光照变化、背景杂乱、运动模糊、部分遮挡及形变等干扰因素下,仍能够稳定地跟踪目标。此外,将时空运动显著性融入其他跟踪方法,能够改善跟踪效果,进一步验证了运动显著性对于运动目标跟踪的有效性。 时空运动显著性可以有效度量目标的运动信息,增强运动显著的目标区域,抑制干扰区域,从而提升跟踪性能。  
      关键词:视觉显著性;目标跟踪;时空滤波器;运动信息   
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      更新时间:2024-05-07
    • 结合整体一致性和局部差异性的图像目标显著性检测

      张小祥, 马儒宁
      2015, 20(8): 1083-1090. DOI: 10.11834/jig.20150811
      摘要:为准确描述图像的显著信息,提出一种结合整体一致性和局部差异性的显著性检测方法,并将显著性特征融入到目标分割中。 首先,利用频率调谐法(IG)对目标整体特征的一致性进行显著性检测。然后,引入NIF算法检测显著目标的局部差异性。最后结合两种算法形成最终的显著性检测方法,并应用于图像目标分割。 在公认的Weizmann数据集上验证本文方法显示目标的绝对效率并与其他算法对比,实验结果表明本文方法在精确率,召回率,F1-measure(分别为0.445 6,0.751 2,0.576 4)等方面优于当前流行的算法。并且在融合显著性的图像目标分割中,取得满意的实验结果。 提出一种新的显著性检测算法,综合体现目标的整体和局部特征,并在公开数据集上取得较高的统计评价。实验结果表明,该算法能够对自然图像进行较准确的显著性检测,并成功地应用于自然图像的目标分割。  
      关键词:整体一致性;局部差异性;视觉显著性;相似性度量;目标分割   
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      更新时间:2024-05-07
    • 基于Radon-经验模式分析的纹理分类

      徐卓飞, 张海燕, 刘凯, 侯和平, 徐倩倩, 李利峰
      2015, 20(8): 1091-1101. DOI: 10.11834/jig.20150812
      摘要:纹理分类是机器视觉和设备状态检测研究的核心技术,在工业生产领域起着重要的作用。高效的纹理分类方法不仅可以提高生产效率,还可以大幅提高产品的质量和可靠性。针对工业生产中图像纹理提取计算方法复杂等缺陷,提出一种1维化图像的纹理分类方法。 在图像1维化基础上,将其视为一类特殊的时域信号,引入EMD(empirical mode decomposition)特征计算方法。具体包括,通过Radon变换将2维信号1维化,评价投影信号以选取有利于分类的投影方向;对投影信号进行端点效应抑制和经验模式分解,并根据各个IMF(instrinsic mode functions)分量与原始信号构建纹理特征集;对特征集进行主成分分析,简化压缩特征集以降低特征集维数;结合支持向量机对特征集进行分类有效性评估,建立最优分类决策体系。 在Brodatz和KTHTIPS数据集上展开了多尺度、多方向等纹理分类实验,取得了满意的纹理分类结果。建立了基于网点纹理识别的印刷机状态检测系统,实现了工业生产应用。通过分析多幅Brodatz图像进行了特征提取速度对比,本文方法耗时5 s左右,而GLCM、Gabor滤波分别为9.5 s和24 s左右。 1维投影信号的IMF特征对于纹理特征有着很好的识别效果;由于进行了旋转投影选择并计算了统计特征,使得该方法对于多方向和多尺度纹理同样有效;所提出方法有着较高的计算效率。  
      关键词:经验模式分解;灰度投影;纹理分类;图像特征;印刷网点   
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      更新时间:2024-05-07

      遥感图像处理

    • 四叉树分块的高光谱图像分布式无损编码

      王相海, 张智迪, 宋传鸣
      2015, 20(8): 1102-1109. DOI: 10.11834/jig.20150813
      摘要:近年来随着光谱成像技术的快速发展,使得高光谱遥感图像能够提供更加丰富的地物信息,然而其所具有的极大数据量给图像的存储、传输和实用带来较大的困难。因此,如何对高光谱遥感图像进行有效编码成为研究热点。 基于陪集码的分布式信源编码因其具有良好的压缩性能和较低的编码复杂度而受到重视,在此基础上提出一种基于自适应四叉树分块的高光谱图像分布式无损编码方案。设每个高光谱帧组的第1帧为关键帧,其他帧为普通帧,首先对关键帧进行自适应四叉树分块,然后对每一块与普通帧相应的块进行最佳线性预测,进而根据预测残差确定所需传输的陪集码索引位数以及每个像素的个最低比特位。 本文通过自适应四叉树分块,增强了所形成陪集码的自适应性。所提出的编码方案很好地实现了压缩效果和编码效率的折中。 提出的方案能够较好地适应低复杂度环境下对高光谱图像无损编码的需求。  
      关键词:高光谱遥感图像;分布式信源编码;四叉树分块;陪集码;分块信息记载;预测   
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      更新时间:2024-05-07
    • 基于流形学习的彩色遥感图像分维数估算

      王洪波, 罗贺, 王晓佳
      2015, 20(8): 1110-1121. DOI: 10.11834/jig.20150814
      摘要:纹理特征提取一直是遥感图像分析领域研究的热点和难点。现有的纹理特征提取方法主要集中于研究单波段灰色遥感图像,如何提取多波段彩色遥感图像的纹理特征,是多光谱遥感的研究前沿。 提出了一种基于流形学习的彩色遥感图像分维数估算方法。该方法利用局部线性嵌入方法,对由颜色属性所组成的5-D欧氏超曲面进行维数简约处理;再将维数简约处理后的颜色属性用于分维数估算。 利用Landsat-7遥感卫星数据和GeoEye-1遥感卫星数据进行实验,结果表明,同Peleg法和Sarkar法等其他分维数估算方法相比,本文方法具有较小的拟合误差。其中,其他4种对比方法所获拟合误差E平均值分别是本文方法所获得拟合误差E平均值的26.2倍、5倍、26.3倍、5倍。此外,本文方法不仅可提供具有较好分类特性的分维数,而且还能提供相对于其他4种对比方法更加稳健的分维数。 在针对中低分辨率的真彩遥感图像和假彩遥感图像以及高分辨率彩色合成遥感图像方面,本文方法能够利用不同地物所具有颜色属性信息,提取出各类型地物所对应的纹理信息,有效地改善了分维数对不同地物的区分能力。这对后续研究各区域中不同类型地物的分布情况及针对不同类型地物分布特点而制定区域规划及开发具有积极意义。  
      关键词:彩色纹理分析;彩色遥感图像;分维数;流形学习;特征提取   
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      更新时间:2024-05-07
    • 利用长时间序列Landsat分析博斯腾湖面积变化

      孙爱民, 冯钟葵, 葛小青, 罗宇, 李山山, 闫芳, 冯旭祥
      2015, 20(8): 1122-1132. DOI: 10.11834/jig.20150815
      摘要:近年来博斯腾湖面积波动较大,影响当地经济发展,掌握博斯腾湖面积变化及其与气候变化的相关规律,以指导湖泊保护和可持续利用管理策略。 利用Landsat影像计算1988—2014年博斯腾湖面积,监测并分析湖水面积年际变化及空间变化趋势,探讨博斯腾湖流域年降水量、年均气温变化和人类活动对湖水面积的影响,并将监测结果与MODIS数据计算的2000—2014年湖水面积以及1987—2011年实测水位数据进行对比验证。 结果表明,以2002年为分界线,博斯腾湖面积变化分2个阶段:1)1988—2002年,湖水面积呈增加趋势,增加288.88 km,增长了31.62%;2)2002—2014年呈减小趋势,减小281.56 km,减少了23.42%。根据气候条件分布差异,将博斯腾湖流域分为山区和平原区,分析发现:1988—2002年,山区年降水量和气温上升,与湖水面积呈显著正相关;2002年后,山区年降水量相对下降,平原区气温升高,人类活动用水量增加。 湖水面积变化受流域气候与人类活动共同作用,1988—2002年主要受山区气候影响,2002年后湖水面积缩小可能是气温升高和人类活动用水量增加导致。  
      关键词:博斯腾湖;Landsat;遥感监测;湖面变化   
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      更新时间:2024-05-07
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