基于contourlet模极大值的图像边缘检测

现存的基于空间域或小波变换域图像边缘检测算法只能有效检测出图像有限方向的边缘。本文提出在contourlet变换子带上搜索模极大值的图像边缘检测算法。通过适当地调节变换各尺度上的分解级数得到具有抛物线型尺度的基,另使其满足方向消失矩条件,则contourlet变换获得对图像中分片光滑边缘的最佳逼近。对原图像进行非下采样contourlet变换,然后对各子带进行阈值处理。由于contourlet变换子带不同于小波子带的全新特点,根据各方向子带代表的方向及其梯度方向,子带上各样本点与其梯度方向上相邻点比较模值即得变换系数模极大值。该算法不需经过复杂的连接模极大值点操作,亦可得到较高的边缘检测性能,较大地降低了计算复杂度。实验显示本文算法所提取的边缘更加逼近图像真实边缘,且具有较低的计算复杂度。     

基于混沌变异粒子群优化算法的图像稀疏分解

提出了基于改进的粒子群优化（PSO）算法的匹配追踪算法,用于快速图像稀疏分解．改进的PSO算法利用尺度收缩混沌变异的精细局部搜索性能,使稀疏分解的匹配追踪算法具有良好的全局寻优能力,提高了稀疏分解在冗余字典中原子匹配的速度和准确度．用二维墨西哥草帽函数作为冗余字典的生成函数,以增强对图像边缘和轮廓的表达能力．仿真结果表明,用提出的算法实现图像稀疏分解比用遗传算法和PSO更快更有效,重建图像的视觉效果好．     

基于可控金字塔的轮廓波变换构造及其应用

针对轮廓波变换存在频谱混淆现象等缺陷,利用满足精确重构条件的可控塔式分解替代轮廓波变换中的拉普拉斯分解,提出一种由非抽样可控金字塔和方向滤波器组实现的可控金字塔轮廓波变换SPCT(Steerable Pyramid Contourlet Transform).在该变换中,可控金字塔将图像分解为多个不同分辨率的细节子带和一个低频子带,方向滤波器组再将各细节子带分解为方向子带.该变换去掉了可控金字塔的抽样环节,方向分解具有高度灵活性,因而具有平移不变性.利用可控金字塔轮廓波变换SPCT 对Lena图像进行自适应图像去噪,并与基于小波变换和轮廓波变换的去噪算法进行比较.实验结果表明,利用本文提出的算法能有效地抑制频谱混淆现象,并且更有效地保持了细节和纹理,其峰值信噪比和视觉效果均有较大改善.     

基于核心原子库和FHT的图像MP稀疏分解快速算法

为提高图像稀疏分解的速度和重构质量,提出一种基于核心原子库的图像MP稀疏分解快速算法。该算法首先利用核心原子库替代图像MP稀疏分解过程中的过完备原子库,可有效提高原子库的形成速度,且为最佳原子的全局搜索提供了可能;然后将图像和核心原子库中原子转换为一维信号,利用一维FHT寻找与待分解图像匹配的最佳原子,从而提高图像与原子的匹配速度。该算法不仅能有效提高图像MP稀疏分解的速度,而且克服了遗传算法局部最优的局限性,实现原子匹配的全局最优,相同条件下其分解结果具有更好的重构质量。实验结果验证了算法的有效性。     

基于等照度线平滑的NSCT图像修复算法

为提高对纹理信息和平坦与平滑过渡区域的修复效果,提出一种基于等照度线平滑的非下采样contourlet变换(NSCT)图像修复算法.利用NSCT能较好地稀疏表示图像的结构、纹理及边缘信息等特性,将其作为稀疏重构的字典实现稀疏修复破损图像.为消除平坦及平滑过渡区域的破损痕迹,根据估计出的破损点的等照度线方向,自适应选取平滑模板修正该破损点的像素值,以更好地保持等照度线的光滑连续.实验结果表明:本文算法具有较好的修复效果,保持了纹理清晰、结构连通及平坦与平滑区域的良好过渡.     

稀疏分解及其在图像压缩中的应用研究

主要针对涉及图像稀疏分解及其在压缩中应用的关键问题进行研究，研究内容集中在图像稀疏分解的快速算法、图像稀疏分解的效果及如何更好地把稀疏分解的结果数据应用到图像压缩编码中。在理论上，提出了稀疏分解中过完备原子库的集合划分。基于集合划分方法提出了基于FFT的稀疏分解算法和改进算法。针对基于FFT的稀疏分解算法的不足，提出了基于FHT的稀疏分解算法。利用智能计算方法（如遗传算法、蚁群算法、量子遗传算法和粒子群算法等）实现图像稀疏分解。使计算速度基本能够满足需要。在稀疏分解的基础上，分析了分解数据的分布规律，针对其分布和低比特率图像压缩的要求，提出了多种压缩编码方案，如对结果数据排序差分编码方法和指数预测编码方案。     

基于近似分量能量的半脆弱音频水印算法

为提高半脆弱音频水印算法的安全性,本文提出一种基于近似分量能量的半脆弱音频水印算法。该算法将每个音频帧分为两段,分别用于提取音频帧特征和嵌入其它音频帧的水印信息。本文利用音频段近似分量能量以α为底的对数作为音频帧特征,基于密钥将音频帧特征加密后随机嵌入到其他音频帧另一段的混合域中,检测时根据音频帧及其相邻帧水印的不一致性判断音频帧的真实性。兼顾音频帧特征的鲁棒性和分布特性讨论α的取值,实验结果表明该算法能准确定位被篡改的音频帧且能有效抵抗拼贴攻击。     

信号稀疏分解中过完备原子库的集合划分

信号稀疏分解中使用的过完备原子库对分解效果十分重要,但同时它也是造成稀疏分解计算非常复杂的关键因素。为此,本文提出了利用信号集合划分研究过完备原子库的新方法。利用原子之间的等价关系,可以把过完备原子库划分成互不相交的子库,而每一个原子子库只需要用一个选出的相对应的原子即可代表。利用过完备原子库的集合划分,在信号稀疏分解效果不变的条件下,可以使信号稀疏分解过程的计算复杂度大为降低。本文所提方法的可行性和有效性为实验结果所证实。     

基于量子遗传优化算法的图像稀疏分解

为了减少图像稀疏分解的计算量,提出了一种基于量子遗传算法与匹配追踪相结合的图像稀疏分解快速算法.量子遗传算法能用较小的种群规模实现较大的空间搜索,全局寻优能力强,基于匹配追踪的图像稀疏分解是最优化问题,因此可用量子遗传算法快速实现.仿真结果表明,每步分解所需计算的图像或图像残差与原子的内积仅4 000次,由分解结果重建的图像具有较好的主观质量.     

信号在过完备库上分解中原子形成的快速算法

针对信号在过完备库上分解中原子生成速度慢的难题，提出了一种原子生成的快速算法．首先根据原子的尺度把原子分成小原子和大原子2类．对于小原子，因为其能量集中在较小的范围，所以用小范围生成的局部原子代替整个原子．对于大原子，先生成相应的较小原子，然后通过插值方法生成大原子．实验结果表明，当信号长度为256时，本算法在重建信号的质量没有任何改变的条件下，原子生成的速度比传统算法提高了4．7倍．