一种Contourlet图像块编码算法

提出一种高灵活性、低缓冲的Contourlet块编码算法。用临界采样的小波变换取代Contourlet变换中的拉普拉斯塔式LP(Laplacian Pyramid)分解,得到非冗余的Contourlet变换NRCT(Non-Redundant ContourletTransform),使其更适合图像压缩。块编码中,每个子带被划分为相对小的码块,然后对各个码块独立编码,得到具有丰富实用特征集的码流,且明显降低了内存占用。合并NRCT同一小波子带中类似的方向频率划分,根据合并后方向子带的方向频率特性,得到改进的上下文模型。改进的上下文模型使NRCT块编码器中的MQ编码器输出码流码率更加接近其熵率,而JPEG2000上下文模型不能为该MQ编码器输入码流提供良好的条件概率估计。实验证明,特别是对于纹理丰富的图像,本文算法较基于JPEG2000上下文模型的NRCT块编码算法和JPEG2000算法,具有更高的压缩性能。     

一种钢轨裂纹红外图像处理算法研究

针对钢轨裂纹红外图像信噪比低、对比度低和纹理细节模糊的特点,提出了一种涉及降噪、目标细节增强和区域分割等的红外图像综合处理算法。首先,通过自适应均值滤波除去钢轨裂纹红外图像的部分噪声;其次,采用非线性非子采样Contourlet变换(Nonsubsampled Contourlet Transform,NSCT)对裂纹图像进行增强处理;最后,利用改进的最大类间方差法实现图像中目标裂纹区域的分割。实验结果表明,本文算法在有效地抑制噪声,提高图像对比度的基础上,能突显裂纹细节纹理,同时降低细节分割丢失,为后续图像信息处理奠定了必要的基础。     

基于自适应多尺度积阈值的钢轨裂纹红外图像增强

利用红外热波技术检测钢轨斜裂纹伤损所得的红外图像存在整体亮度偏暗、边缘对比度低和纹理细节模糊的缺点,对测量裂纹的扩展深度不利。对此,本文提出一种基于非子采样Contourlet变换NSCT(Nonsubsampled Contourlet Transform)的自适应多尺度积阈值AMPT(Adaptive Multiscale Products Thresholding)钢轨裂纹红外图像增强算法。对图像进行NSCT分解得到不同尺度不同方向上的子带系数,由子带系数自适应地确定阈值并调整增强函数,将阈值作用于每一子带的多尺度积,对阈值化操作后的子带系数进行增强处理和逆变换,实现图像增强。实验结果表明:该算法在抑制噪声和提高图像整体对比度的基础上,有效突出了目标图像的边缘,对裂纹内部微弱细节纹理的增强效果优于其他传统的红外图像增强方法,为进一步提取代表裂纹深度的关键像素提供了有力支撑。     

基于压缩感知的稀疏度自适应图像修复

压缩感知理论利用信号的稀疏特性,能够以较少的采样数据恢复出完整的信号。本文基于压缩感知理论,提出一种稀疏度自适应图像修复算法。有别于传统的图像修复方法,本文首先根据大量样本数据进行K-奇异值分解(K-SVD)字典训练,用训练得到的超完备字典取代正交基函数;然后根据图像的退化模型对感知矩阵加以约束;最后针对二维破损图像稀疏度未知问题,在重构阶段提出了一种稀疏度自适应正则化正交匹配追踪算法(SA-ROMP)实现破损图像修复。本文引入的超完备字典能够自适应地根据训练样本进行特征提取,具有更强的稀疏表示能力。重构阶段的SA-ROMP算法在迭代过程中利用logistic回归函数获取阈值,再通过阈值对残差与感知矩阵的相关系数进行判定,能够自适应选择原子候选集的个数。图像修复实验结果验证了本文算法的可行性,并且修复效果明显优于其他同类算法。     

基于混沌映射和视觉模型的信息隐藏算法

隐蔽性和隐藏容量是信息隐藏系统的两个重要特性,同时信息隐藏系统还必须具有一定的安全性.本文充分考虑以上特性,利用混沌映射和人类视觉模型,提出一种大容量的离散余弦变换域信息隐藏算法.首先将载体图像分成互不重叠的8×8图像块,并对各图像块分别进行离散余弦变换,然后将密钥作为混沌系统初值映射生成混沌序列,以此序列确定嵌入秘密信息的图像块位置,并利用人类视觉模型计算的JND值进行图像块中可用DCT中频系数对的选取,最后通过调整中频系数相对幅值策略自适应地嵌入秘密信息.仿真结果表明该算法不仅具有大的隐藏容量,而且秘密信息具有非常好的视觉不可见性,同时对JPEG压缩、剪切、中值滤波和高斯噪声等常见的攻击具有较好的鲁棒性.     

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.     

基于局部图像纹理计算的隧道裂缝视觉检测技术

地铁隧道裂缝病害的自动检测技术是一个重要研究方向。针对地铁隧道复杂场景和弱光环境下,全局图像检测精度低的问题,提出分块图像局部纹理处理算法,将大视场裂缝图像进行网格化处理,在分块区域内完成预处理与纹理提取,基于图像细化与骨架提取算法,提出裂缝和虚假裂缝纹理的差异性计算模型,可有效提高真实裂缝图像的检测精度,滤除虚假裂缝的干扰。针对硬件系统,提出多目高速线阵相机的图像采集方案,研制裂缝图像采集系统样机,可安装于轨道小车上进行图像连续采集。利用研制的图像采集处理设备,可以自动采集和检测隧道裂缝图像,对于纹理简单的普通裂缝图像样本,裂缝的识别率达到0.96;对于地铁隧道裂缝图像样本,裂缝的识别率达到0.84,验证了硬件系统和软件算法的有效性与可行性。     

自适应宏块编码算法的研究

通过对H.264/AVC宏块编码类型空域相关性的大量实验分析,发现经过率失真优化而确定的宏块编码类型无论是I帧、P帧和B帧,在空间域上都具有极强的相关性。提出了采用区域方差来度量宏块编码类型的空域复杂性,并根据宏块的这些空域复杂性制定出宏块类型预测的准则。依照该预测准则,给出了一种基于宏块类型空域预测的自适应宏块编码快速算法,并在H.264/AVC验证模型JM7.6上实现。大量的实验表明,采用宏块类型空域预测的自适用宏块编码算法,减少了H.264/AVC率失真优化算法的大量无效遍历,在保持图像编码质量和压缩效率基本不变的情况下,视频图像编码速度提高了4%~33%,在一定程度上克服了H.264/AVC率失真优化算法速度慢的缺陷。     

机车驾驶路面状况监控系统障碍检测算法的研究

提出基于铁路智能视频监控图像序列分析的铁轨路障检测算法,即通过图像预处理突出铁轨信息,确定铁轨边缘像素;沿铁轨边缘建立检测窗,计算分析铁轨检测窗内的纹理特征;结合纹理特征及灰度特征进行铁轨障碍物的检测.在检测出路障目标的基础上对机车驾驶员提供实时的警报.实验结果表明,该算法检测速度快、可靠性高,可运用于实际路面状况检测系统.     

鲁棒实时钢轨表面擦伤检测算法研究

应用图像处理和模式识别技术,分析高速线阵扫描相机采集的钢轨数字图像,提出鲁棒实时的钢轨表面擦伤检测算法。这种算法首先分析采集图像在垂直方向的投影曲线,提取准确钢轨图像;之后,借鉴人类视觉对比度感知机理,将钢轨灰度图转换为灰度对比图,并基于最大熵原理进行二值化处理,分割出可疑擦伤区域;然后根据经验知识判定钢轨表面的可疑擦伤。实验验证表明:新算法的检测性能高,平均准确率为90.7%,平均漏检率为3.95%;检测速度快,平均检测时间不超过40 ms。     

基于特征分析的地铁隧道裂缝识别算法

有效地检测地铁隧道表面裂缝对于隧道的安全至关重要。地铁隧道表面图像普遍存在光照不均匀,目标对比度低,背景纹理复杂,噪声干扰严重等问题,而检测传统图像裂缝,如混凝土表面、路面裂缝等的算法不能很好地适用于地铁隧道表面图像。为此本文提出了一种隧道表面裂缝识别的算法。该算法首先利用Mask匀光等预处理算法改善隧道图像的质量,而后分别设计了基于模板的分析法、基于Hough变换的线型结构分析法、基于SVM的近似裂缝结构分析法等算法对隧道表面裂缝图像各成分进行提取,从而达到识别裂缝的目的。实验结果表明,该算法对传统裂缝图像的识别准确率可达97%,对于隧道表面的裂缝图像识别准确率可达81%。     

基于压缩感知的自适应深度图像编码

与传统的二维图像不同,三维视频系统中的深度图像具有明显的稀疏性特征,并且其边缘信息对于合成虚拟视点的质量非常重要。为此,本文提出一种基于压缩感知的自适应深度图像编码方法。该方法首先提取深度图像的边缘,然后根据边缘在各个图像块中所占的比例,自适应地选取不同的采样率进行压缩,从而能够更好地重构深度图像。实验结果表明:与采用均匀采样率的方法相比,所提出的方法在同样的采样率下,合成的虚拟视点图像具有更高的PSNR值和更好的主观视觉质量。     

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.     

基于栅格元模型的纹理图像分割方法

提出了一种基于栅格元模型的纹理图像分割方法,该方法结合了视觉栅格元模型对不同纹理方向和频率的响应敏感性及特征变换的降维特性。首先通过栅格元运算模型提取图像的多维纹理特征,然后利用变换法将特征从多维空间映射到低维空间,最后依据降维后的纹理特征将图像分割为不同的纹理区域。仿真结果表明,该方法不但能有效地分割纹理图像,而且能分割出由纹理和非纹理区域组成的混合图像,与传统的Gabor滤波器法相比,分割效果更佳,适用范围更宽。     

基于多描述编码的自恢复脆弱水印算法

兼顾水印嵌入容量和篡改恢复质量,基于多描述编码提出一种自适应图像内容的可恢复脆弱水印算法。该算法在图像块自适应分类的基础上,将图像块的DCT系数分为两个独立且互补的变长描述编码,每个描述能独立地近似恢复图像块的内容,两个描述编码一起得到的恢复质量更高。水印嵌入时,两个描述编码基于密钥随机嵌在不同图像块中,以提高算法在不同攻击下的篡改检测性能。被篡改图像块,只要有一个描述有效即可恢复该篡改块,若两个描述同时有效,可进一步提高篡改块的恢复质量,有效缓解了同步攻击与数据浪费之间的矛盾。实验结果证明,该算法不仅有效降低了生成的恢复水印容量,同时提高了不同攻击下的篡改检测性能和篡改恢复质量。     

基于曲波变换的接触网磨耗图像增强研究

针对采集到的接触线磨耗图像存在边缘模糊、对比度差等不足,将曲波变换应用于接触导线磨损图像的增强。首先对接触线磨损图像进行曲波变换得到不同尺度系数,其次在低频域利用分数阶微分能增强信号的中频成分、对信号的低频成分非线性保留的特点,对曲波域低频信号的纹理信息进行增强;同时在曲波域的高频域,利用曲波系数间尺度相关性,对高频系数的边缘和噪声进行分类,对分类后的信息进行边缘增强和噪声去除的处理。实验结果表明,所采用的算法和其他算法相比,主观和客观上都有明显改善。     

基于区域级和像素级特征的路面裂缝检测方法

路面裂缝图像普遍存在光照不均匀,对比度低,噪声干扰严重等问题,传统图像处理方法无法有效检测路面裂缝。提出一种综合区域级和像素级特征的分步路面裂缝检测算法,将检测过程分为裂缝区域检测和区域内裂缝精确检测2部分依次进行。设计一种基于拟合图像背景的匀光算法,并结合其他预处理算法改善图像质量;而后基于图像连通域特征,采用基于多特征的滤波方法以及基于SVM的裂缝区域分类法完成裂缝区域检测;在裂缝区域内采用基于像素灰度与梯度特征的种子生长法提取裂缝目标。实验结果表明,该算法能够较好的检测和标识出复杂路面裂缝图像中的裂缝目标。     

一种基于单应性变换的车道线检测方法

针对辅助驾驶系统中的车道线检测问题提出一种基于单应性变换和直方图分析的方法：首先根据相机参数确定图像中的感兴趣区域,并对图像进行颜色分割和梯度计算以提取候选车道线像素;接着利用单应性变换将图像信息投影到俯视图像,并利用直方图分析提取车道线像素;最后对车道左右两侧提取的标识线像素分别进行二次曲线拟合,从而获得当前车道标识线的几何信息。通过对行车视频图像进行算法检验,结果表明该方法能以30帧/秒的实时速度检测出车道线并计算其几何信息。     

降低文件增长和失真的零系数JPEG图像可逆信息隐藏

零系数嵌入能有效提高基于直方图平移的JPEG图像可逆信息隐藏(RDH)的嵌入容量，但会产生较大的文件增长和视觉失真。在研究零系数嵌入频率选择和块选择策略的基础上，提出一种能有效降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。首先分析零系数嵌入对中间符号零游程长度的影响，得到在不同频率下零系数嵌入的模拟文件增量，并定义用于零系数嵌入频率选择的模拟单位文件增量；然后把用于块选择的块平滑度函数定义为两个恒定特征的加权和，分析讨论零系数嵌入的两个恒定特征选取、处理及其权重选取策略；最后设计一种能降低文件增长和失真的零系数JPEG图像RDH算法。实验结果表明：与非零嵌入算法相比，零系数的嵌入容量可增加8～17倍，算法的视觉质量平均可增加1.2～2.5 dB,尤其对于较小的质量因子；与现有零系数嵌入算法相比，算法的视觉质量平均增加1.8～2.3 dB,单位文件增量平均减少0.22～0.36。     

基于Arnold变换和块匹配的灰度水印嵌入算法

提出了一种Arno1d变换和DCT相结合的灰度水印嵌入算法.该算法以灰度图象作为水印,用Arnold变换对灰度图象进行预处理;对作为承载信息的原始图象做分块离散余弦变换.在此基础上,利用DCT系数之间的关系,以块匹配的方式嵌入到承载图象中.该算法实现的水印图象透明性好,并具有一定的鲁棒性.