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《南京理工大学》 2012年
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非局部变换域图像去噪与增强及其性能评价研究

侯迎坤  
【摘要】:图像去噪是图像处理研究中的一个基础课题。现有的图像去噪方法分为局部方法与非局部方法两种,其中非局部平均(NLM)方法是近几年才提出的一种全新的图像去噪策略。最近发展起来的块匹配三维协同滤波(BM3D)有效地结合了局部变换方法与非局部思想,被公认为当前最好的图像去噪方法。本文通过深入研究BM3D方法中的一些不足提出了几种对BM3D的改进算法,获得了比BM3D方法更好的图像去噪结果。图像细节增强是图像处理研究中的另一个重要课题。变换域图像细节增强的前提是图像中呈线状奇异性的弱细节信息能够得到有效地表示,通过放大弱细节系数以达到图像增强的目的。非下采样轮廓波变换(NSCT)作为当前最好的线状奇异性表示方法能有效表示图像中的边缘或纹理等图像细节信息,但这种局部变换方法是通过卷积核与图像卷积运算来实现图像细节表示的,在对增强后的变换系数执行逆变换后,图像边缘周围会有比较严重的光晕现象产生。本文提出了一种非局部线状奇异性表示方法,将其应用于图像增强获得了比较理想的图像增强结果并且基本不引入光晕假信号。对于图像去噪与增强的性能评价问题,本文提出了一种基于图像水印的去噪与增强性能评价方法。下面概述本文的主要研究内容和进展。 BM3D方法通过块匹配把一些相似的图像块堆叠成三维矩阵,再对三维矩阵执行可分的三维变换,用硬阈值方法收缩变换系数以达到图像去噪目的。尽管BM3D方法较好地保留了图像细节,但由于对图像块进行的二维变换是局部变换,所以会引入假信号。尤其当噪声强度相对较大时,引入的假信号更为明显。另外,BM3D方法还存在一个噪声强度较大时去噪性能急剧下降的问题。本文对强噪情况下BM3D方法如何能更少引入假信号以及如何更有效地解决强噪情况下去噪性能急剧下降问题进行了深入研究。通过分析块匹配群组中的图像块数、块尺寸以及块匹配前对图像块预滤波等一系列因素对去噪结果的影响,提出了一种比原始BM3D更有效的方法,获得了比原始BM3D更好的图像去噪结果,尤其在去噪后的图像中引入了更少的假信号。 BM3D方法强有力的去噪性能主要来源于该方法对图像的增强的稀疏表示,这种增强的稀疏性是因为块匹配后的各块是彼此高度相似的以及对块匹配群组结果执行了可分的三维变换。但BM3D过度地强调了稀疏性,致使对每个块的二维变换仍为局部变换。本文把BM3D方法中对三维矩阵的可分三维变换改为两次迭代的块间的一维变换,即更增强了第三维上的稀疏性,而弱化了各块自身的稀疏表示,实现了有效的非局部变换,从而在去噪结果中引入了更少的假信号。由于本文方法在两次一维变换中用了更少的块,在保留图像细节方面也优于原始的BM3D方法。本文将这种方法称为块匹配一维一三维(BM1-3D)变换域滤波。 从人类视觉感知来说,一幅噪声水平处处相同的含噪图像的平滑区域看起来会比轮廓区域或纹理区域噪声强度大。基于这一事实,本文提出一种基于图像形态分量的尺寸自适应块匹配变换域滤波图像去噪算法。用图像块的离散余弦变换(DCT)的交流分量能量将图像块划分为平滑、轮廓与纹理三种形态分量,对不同的形态分量用尺寸不同的块执行多级块匹配一维—三维变换域滤波来提高图像去噪性能。实验结果表明,提出的算法的图像去噪结果无论是客观评价还是主观视觉质量都优于BM3D方法。 轮廓与纹理是自然图像中的重要信息并呈线状奇异性,鉴于正交小波只能较好表征点状奇异性,一种具有平移不变性的线状奇异性表示方法NSCT已被提出。然而NSCT仍是局部变换,对变换的图像细节系数执行增强操作并逆变换后,往往会引入较强的光晕假信号。为了减弱光晕假信号,本文提出了一种非局部线状奇异性表示方法。以图像中某邻域的中心为参考点,以该参考点的空域K近邻坐标点为各图像块的左上角坐标抽取K个图像块,抽取的图像块一般具有相似的平滑背景,但图像细节在每个块中所处的位置一般存在差异,执行这些块间的Haar变换后,图像中的线状奇异性就能得到有效表示。本文在提出的非局部线状奇异性表示方法的基础上提出了一种有效的图像增强算法,所提出的图像增强算法基本不引入光晕假信号。实验结果表明,无论是客观评价标准还是主观视觉质量,本文方法的图像增强结果都优于现有的一些较好的图像增强方法。 图像水印是一种有效的数字图像版权保护手段。本文提出了一种半下采样小波变换,将水印嵌入到变换域的低频子带以提高水印的透明性与鲁棒性。水印实质上是一种加性噪声,本文提出了一种基于图像水印的图像去噪与增强性能评价方法,从嵌入水印的图像去噪与增强结果中提取的水印的位错误率(BER)来评价图像去噪与增强的性能。针对水印对几何攻击的鲁棒性问题,本文提出了水印对旋转攻击与剪切攻击的重同步算法。实验结果表明,提出的基于水印的图像去噪与增强性能评价方法是可行的且有效的;提出的水印对几何攻击的重同步算法能有效重同步被旋转攻击与剪切攻击去同步的水印。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 戴丽丽;基于TV模型的残差滤波反馈图像去噪方法[D];南京理工大学;2014年
2 胡静;视频图像预处理技术研究与实现[D];南京理工大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁栋,沈敏,高清维,鲍文霞,屈磊;一种基于Contourlet递归Cycle Spinning的图像去噪方法[J];电子学报;2005年11期
2 吴亚东;孙世新;;基于二维小波收缩与非线性扩散的混合图像去噪算法[J];电子学报;2006年01期
3 戴维;于盛林;孙栓;;基于Contourlet变换自适应阈值的图像去噪算法[J];电子学报;2007年10期
4 孙伟峰;彭玉华;;一种改进的非局部平均去噪方法[J];电子学报;2010年04期
5 袁晓松,王秀坛,王希勤;基于人眼视觉特性的自适应的图像增强算法的研究[J];电子学报;1999年04期
6 武晓玥;郭宝龙;唐璐;李雷达;;一种新的基于非下采样Contourlet变换的自适应图像去噪算法[J];光学学报;2009年08期
7 王炳健,刘上乾,周慧鑫,李庆;基于平台直方图的红外图像自适应增强算法[J];光子学报;2005年02期
8 任获荣,张平,王家礼;一种新的小波图像去噪方法[J];红外与激光工程;2003年06期
9 高清维,李斌,解光军,庄镇泉;基于平稳小波变换的图像去噪方法[J];计算机研究与发展;2002年12期
10 毕一鸣;马建华;刘楠;路利军;余晓锷;冯前进;陈武凡;;基于Anscombe变换域BM3D滤波的低剂量CT重建[J];计算机工程与应用;2010年13期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李玉波;指纹识别技术与计算机安全[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
2 石永华;王波;王阿珍;张兴涛;;基于Contourlet变换的农业图像增强方法研究[J];安徽农业科学;2011年30期
3 邵志勇,温春友,田莹;指纹图像二值化方法的比较研究[J];鞍山科技大学学报;2004年03期
4 祁飞;李言俊;张科;;Method of Infrared Image Enhancement Based on Stationary Wavelet Transform[J];Journal of China Ordnance;2008年03期
5 张峰;刘上乾;汪大宝;;基于2D-TDI及运动补偿的红外图像增强算法[J];半导体光电;2010年01期
6 陆述田;;指纹特征点匹配算法探析[J];办公自动化;2007年12期
7 王朋;张有光;;基于脊线校准的指纹细节点匹配算法[J];北京航空航天大学学报;2008年04期
8 李保磊;杨民;李俊江;;基于改进NL-means算法的显微CT图像降噪[J];北京航空航天大学学报;2009年07期
9 罗美美;游林;;一种改进的基于Delaunay三角剖分的指纹匹配算法[J];保密科学技术;2012年03期
10 孟磊;刘光达;邓广福;朱平;田磊;;基于FPS200的指纹采集系统与图像增强处理[J];吉林大学学报(信息科学版);2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵建;;自适应平台直方图红外增强在DSP上的实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 邵晨光;王苗苗;李波;代永兴;;基于FCD4B14指纹传感器的嵌入式指纹识别系统[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
3 靳士利;赵志刚;;基于小波与非线性扩散的混合图像去噪[A];图像图形技术研究与应用(2010)[C];2010年
4 袁晓;;超高斯谱函数与子波构造[A];第九届全国信号处理学术年会(CCSP-99)论文集[C];1999年
5 蓝章礼;曹建秋;王华清;;基于动态梯度的指纹图像二值化算法[A];2008年计算机应用技术交流会论文集[C];2008年
6 邹迎春;王振旗;王平;;基于指纹识别的校园身份认证研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(上册)[C];2008年
7 赵明华;游志胜;吕学斌;余静;;生物识别技术及其应用[A];信号与信息处理技术第三届信号与信息处理全国联合学术会议论文集[C];2004年
8 刘懋;尹义龙;亓秀燕;骆功庆;;基于节点局部结构的指纹匹配算法[A];第三届和谐人机环境联合学术会议(HHME2007)论文集[C];2007年
9 刘晓志;刘丹;陈晓波;杨英华;;指纹匹配中一种基准点的求取方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(1)[C];2008年
10 罗谧;李红松;;基于Contourlet域的维纳滤波的图像复原[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 华岗;地震体数据可视化与分析研究[D];浙江大学;2011年
3 乔闹生;PCB自动光学检测的图像检测与处理关键技术研究[D];电子科技大学;2010年
4 张印辉;多尺度马尔可夫随机场图像分割方法研究[D];昆明理工大学;2010年
5 王磊;图像恢复中的关键技术研究[D];山东大学;2010年
6 张志;基于先验约束的图像复原方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 李杏梅;Contourlet变换在图像去噪与边缘检测中的应用研究[D];华中科技大学;2011年
8 任春晓;自动指纹识别中若干关键算法的研究[D];山东大学;2011年
9 刘伟华;基于机器视觉的煤尘在线检测系统关键技术研究[D];山东大学;2011年
10 沈晓红;基于轮廓波变换的图像统计建模及其应用研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张庆伟;基于小波变换的阈值图像去噪方法[D];山东科技大学;2010年
2 苏堆山;基于多模式的指纹自动识别系统研究[D];长春理工大学;2010年
3 袁頔;低质量指纹识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 赵开伟;Contourlet变换在图像去噪中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 肖飞;基于频域变换的多光谱现场指纹增强算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李雪峰;基于指纹与手指静脉的双模态识别算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 许俊玲;几类数字图像噪音的去噪算法研究[D];长沙理工大学;2010年
8 李帆;基于小波域的各向异性扩散医学超声图像去噪研究[D];湘潭大学;2010年
9 平丽;基于红外热像技术的电接触故障诊断[D];河南理工大学;2010年
10 谷秀平;基于Curvelet变换的图像去噪和增强[D];天津理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张星刚;陈远知;;一种新型数字信号处理器——数字媒体处理器DM648[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2008年03期
2 粘永健,吴乐华,何世彪;一种基于三维小波变换的视频图像消噪新方法[J];重庆邮电学院学报(自然科学版);2005年04期
3 巩萍,潘冬明;小波分析及其在图像处理中的应用[J];长沙大学学报;2005年02期
4 曲天书,戴逸松,王树勋;基于SURE无偏估计的自适应小波阈值去噪[J];电子学报;2002年02期
5 康牧;王宝树;;基于人眼视觉特性的彩色图像自适应增强算法[J];光学学报;2009年11期
6 吴成茂;;一种广义直方图及其在彩色图像增强中的应用[J];计算机工程与应用;2011年22期
7 王红霞,成礼智,吴翊;基于复数小波变换增强带噪图像的空间自适应方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年09期
8 段群;刘小豫;吴粉侠;;一种基于高频强调滤波和直方图均衡化的图像增强方法[J];计算技术与自动化;2009年02期
9 李学明;基于Retinex理论的图像增强算法[J];计算机应用研究;2005年02期
10 何林;潘静;庞彦伟;;基于DCT和线性回归的人脸识别[J];计算机应用研究;2012年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 孙春凤;基于并行处理的高速图像序列运动目标检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 刘红毅;结构保持的图像去噪方法研究[D];南京理工大学;2011年
3 熊波;基于非局部信息的保边缘图像去噪研究及应用[D];华中科技大学;2012年
4 李洪均;基于多尺度几何分析与偏微分方程的图像去噪研究与应用[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 曲天书,戴逸松,王树勋;基于SURE无偏估计的自适应小波阈值去噪[J];电子学报;2002年02期
2 蔡超,丁明跃,周成平,张天序;小波域中的双边滤波[J];电子学报;2004年01期
3 刘振华,于文震,毛士艺;SAR图像组合降斑算法[J];电子学报;2004年03期
4 戴维;于盛林;孙栓;;基于Contourlet变换自适应阈值的图像去噪算法[J];电子学报;2007年10期
5 孙伟峰;彭玉华;;一种改进的非局部平均去噪方法[J];电子学报;2010年04期
6 练秋生;孔令富;;冗余轮廓波变换的构造及其在SAR图像降斑中的应用[J];电子与信息学报;2006年07期
7 汪太月;李志明;;一种广义高斯分布的参数快速估计法[J];工程地球物理学报;2006年03期
8 芮挺,王金岩,沈春林,丁健;采用离散余弦变换的小波图像去噪方法[J];光电工程;2005年01期
9 涂丹,沈建军,沈振康;小波阈值技术在图像降噪中的应用研究[J];国防科技大学学报;1999年02期
10 张强;郭宝龙;;基于非采样Contourlet变换的遥感图像融合算法[J];光学学报;2008年01期
【相似文献】
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1 芦碧波;郭志昌;曹杨;李美慧;胡歆瑶;;非局部偏微分方程去噪模型[J];吉林大学学报(理学版);2007年06期
2 张小波;张顺利;;引入修正因子的局部维纳滤波图像去噪[J];计算机与数字工程;2011年05期
3 尚赵伟;张峰;郎方年;袁博;李剑;;PDTDFB和双树HMT的图像去噪[J];重庆大学学报;2011年06期
4 林克正,李殿璞,华克强;图像小波去噪的算子描述[J];哈尔滨理工大学学报;2000年03期
5 顾晓东,程承旗,余道衡;结合脉冲耦合神经网络与模糊算法进行四值图像去噪[J];电子与信息学报;2003年12期
6 丁文佳,刘志文;一种基于小波变换的自适应图像降噪法[J];通信技术;2003年06期
7 苏金泷,戴在平;模糊神经网络的极点配置自校正滤波器[J];华侨大学学报(自然科学版);2004年03期
8 任获荣,王家礼,张平;一种更新提升形态小波图像去噪算法[J];西安电子科技大学学报;2004年06期
9 关新平,赵立兴,唐英干;图像去噪混合滤波方法[J];中国图象图形学报;2005年03期
10 庞文俊,李会方;一种基于小波域HMT模型的图像去噪方法研究[J];信息安全与通信保密;2005年09期
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1 刘旨春;朱伟;盛磊;;基于邻域特性的小波阈值图像去噪方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 李俊峰;戴文战;潘海鹏;高金凤;;基于灰色系统理论的图像去噪算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 王文;康锡章;王晓东;;基于小波域HMT的航空侦察图像去噪方法[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
4 李康;高静怀;王伟;;基于Contourlet域HMT模型的图像去噪方法研究[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年
5 邓超;;基于改进神经网络的CCD图像去噪方法研究[A];武汉(南方九省)电工理论学会第22届学术年会、河南省电工技术学会年会论文集[C];2010年
6 娄元芳;郑世友;;一种基于NSCT变换的SAR图像去噪方法[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
7 殷明;刘卫;;基于非高斯分布的四元数小波图像去噪[A];全国第22届计算机技术与应用学术会议(CACIS·2011)暨全国第3届安全关键技术与应用(SCA·2011)学术会议论文摘要集[C];2011年
8 王欣;庞云阶;;基于多小波收缩与子带增强的图像去噪方法[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
9 龚昌来;;基于线性混合小波基的图像去噪[A];梅州市自然科学优秀学术论文集(第十届)[C];2010年
10 何钰;徐青;苏忠平;;基于四阶偏微分方程的SAR图像去噪方法研究[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 侯迎坤;非局部变换域图像去噪与增强及其性能评价研究[D];南京理工大学;2012年
2 刘红毅;结构保持的图像去噪方法研究[D];南京理工大学;2011年
3 辛巧;偏微分方程及其在图像去噪和分割中的应用[D];重庆大学;2011年
4 庞志峰;图像去噪问题中的几类非光滑数值方法[D];湖南大学;2010年
5 许光宇;非局部图像去噪方法及其应用研究[D];合肥工业大学;2013年
6 刘玉淑;基于多尺度变换的图像去噪及融合算法研究[D];山东大学;2013年
7 张建平;基于偏微分方程的图像去噪和分割方法[D];大连理工大学;2012年
8 王旭东;基于MAP估计,变分PDE的图像去噪问题研究[D];西安电子科技大学;2013年
9 熊波;基于非局部信息的保边缘图像去噪研究及应用[D];华中科技大学;2012年
10 李洪均;基于多尺度几何分析与偏微分方程的图像去噪研究与应用[D];南京航空航天大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘蕾;基于双树复小波变换的图像去噪[D];北京化工大学;2010年
2 郭天圣;基于小波变换的图像去噪研究[D];兰州理工大学;2010年
3 李柯材;图像去噪的研究—基于中值滤波和小波变换的图像去噪应用研究[D];江南大学;2011年
4 赵开伟;Contourlet变换在图像去噪中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李伟;基于匹配跟踪和自适应字典的图像去噪算法研究[D];华北电力大学(北京);2010年
6 张冬翠;基于Directionlet变换的图像去噪和融合[D];西安电子科技大学;2010年
7 栗艳艳;基于小波变换和偏微分方程的图像去噪算法研究[D];西安理工大学;2010年
8 付仲凯;基于多尺度几何变换的图像去噪方法研究[D];辽宁师范大学;2010年
9 陈燊;基于小波变换与偏微分方程的图像去噪算法研究[D];西北大学;2010年
10 濮震宇;基于小波收缩的图像去噪[D];苏州大学;2010年
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