针对在低光照环境下拍摄的图像受光照强度的影响而导致图像质量差的问题，本文提出了基于双边滤波的MSR与AutoMSRCR算法融合的低光照图像增强算法。首先，在原始低光照图像的HSV颜色空间中针对V分量使用基于双边滤波MSR算法对亮度通道进行增强，得到保留原有色彩信息的亮度增强图像。然后，将此初始亮度增强图像运用CLAHE算法基于LAB颜色空间进行亮度通道细节增强，得到细节增强的图像。最后，采用AutoMSRCR算法对原始低光照图像进行处理，并与细节增强图像进行加权融合得到最终的增强图像。以UCIQE，AG，SD，IE为评价指标，将经过该算法增强的图像与MSR算法，MSRCR算法，CLAHE算法，改进GAMMA算法等进行比较。结果表明，使用该图像增强算法处理的图像效果最佳，UCIQE达到了0.472 1，AG达到了12.674 2，SD达到了0.263 2，IE达到了7.637 9。增强后的图像色彩信息更加丰富，图像更加清晰，图像对比度更好，图像的边缘纹理信息保留更完整，图像质量更高，本研究为低光照图像增强提供了一种可行方法。
低光照图像 图像增强 双边滤波 细节增强 加权融合 low light image image enhancement bilateral filtering detail enhancement weight fusion 光学 精密工程
2023, 31(24): 3606
1 云南师范大学物理与电子信息学院云南省光电信息技术重点实验室，云南 昆明 650500
2 上海交通大学电子工程系，上海 200240
合成孔径雷达（SAR）在成像过程中由于固有成像机制的缺陷导致图像被乘性噪声污染，图像噪声对后续目标检测识别等处理过程造成了阻碍。现有的去噪算法存在不能自适应估计噪声大小和对边缘保持效果不理想的问题，如何自适应处理不同噪声水平的图像是一个研究难点。提出一种基于盲估计和双边滤波的SAR图像稀疏去噪算法。首先利用双边滤波得到具有良好边缘保持特性的预处理图像；接着利用盲估计获取图像全域噪声水平，将其充当稀疏重建过程中的残差阈值；最后利用稀疏编码和字典学习算法，用尽可能少的原子信息来表示图像，达到图像去噪的目的。实验结果表明，结合了盲估计的稀疏重建算法不仅有效去除了图像噪声，使等效视数获得了显著提升，而且峰值信噪比和边缘保持指数也有良好的表现，有效保留了原图的细节纹理信息。
合成孔径雷达 稀疏表示 图像降噪 盲估计 双边滤波 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610001
1 南昌工学院信息与人工智能学院, 江西南昌 330108
2 江西师范大学管理科学与工程研究中心, 江西南昌 330022
为克服现有的红外图像增强方法存在欠增强、过增强以及对比度不高等缺陷, 提出了自适应双边滤波与方向梯度的红外图像增强方法。对双边滤波进行改进, 加权系数自适应于平滑区域和细节区域, 以作为 Retinex的中心环绕函数, 将红外图像分解为基础层和细节层；用改进的平台直方图均衡化对基础层图像进行增强；提出一种方向梯度算子, 用其提取细节层图像的梯度图, 进而对细节层图像进行非线性的自适应边缘增强。实验结果表明, 相对于部分现有的方法, 本文方法能更有效地提升红外图像的亮度和对比度, 增强图像的视觉效果更佳。
红外图像增强 平台直方图 自适应双边滤波 方向梯度算子 infrared image enhancement platform histogram adaptive bilateral filtering directional gradient operator Retinex Retinex
1 燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 首都师范大学物理系太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
新型陶瓷纤维复合材料由短切氧化硅纤维及其胶合物经高温烧结得到的一种轻质多孔材料, 材料微观结构特性直接影响着宏观结构特性和功能特性。 该类材料的孔隙度分布在84%~95%之间, 微观孔径主要集中在100 μm范围内, 偶尔有少量纳米孔。 陶瓷纤维复合材料以其耐高温、 低密度、 高比强和抗烧蚀等优异性能在超高声速飞行器外层隔热部件得到应用, 但该类材料可能因为制作和装配的工艺水平等因素出现夹杂、 孔洞甚至大面积脱粘等现象。 由于陶瓷纤维复合材料结构与应用场景的特殊性使得常规的无损检测手段效果不佳, 而太赫兹(THz)技术作为一种新兴的无损检测技术, 在该类材料的无损检测具有很大的潜力, 可与常规检测技术形成互补。 针对陶瓷纤维复合材料构件粘接层缺陷检测问题, 研究了太赫兹时域信号和太赫兹层析成像方式对缺陷定位方法。 基于太赫兹时域光谱(THz-TDS)无损检测技术获取和对比试样中有粘接层缺陷和粘接层完好位置的时域波形的波形峰值和相位差异, 并经过反卷积滤波技术对时域波形进行处理, 定性分析时域波形与粘接层缺陷特性的关系, 宏观判断缺陷存在; 通过对太赫兹波段陶瓷纤维复合材料光学参数提取测定太赫兹波段的平均折射率为1.028, 进而分析粘接层缺陷的深度和厚度分别为18.4和0.28 mm, 与预置缺陷真实深度和厚度相比准确度分别为92%和90%。 但由于通过时域信号提取的平均折射率会给粘接层缺陷位置分析造成误差, 因此以太赫兹层析成像方式进一步估计缺陷的位置, 分析了太赫兹层析成像噪声来源以及对成像质量的影响并采用了双边滤波对层析成像降噪滤波, 基于太赫兹层析成像技术建立了位置评估模型, 获取了粘接层缺陷的厚度为0.26 mm, 较预置缺陷厚度的准确度为96%, 有效地完善了太赫兹检测技术对缺陷定位的形式, 实现了陶瓷纤维复合材料构件的粘接层缺陷的高精度定位表征。
陶瓷纤维复合材料 太赫兹时域光谱 反卷积滤波 太赫兹层析成像 双边滤波 Ceramic fiber composite materials Terahertz time-domain Spectroscopy Deconvolution filtering Terahertz tomography Bilateral filtering 光谱学与光谱分析
2022, 42(5): 1547
针对空地背景下的红外时敏弱小目标检测, 提出了一种实用的空地红外时敏弱小目标检测方法。首先, 采用快速自适应双边滤波对红外图像进行预处理, 平滑边缘信息, 消除噪声干扰;其次, 使用模板为3×3大小的高通滤波器对红外图像进行大面积背景抑制;然后, 根据梯度特征, 采用多步八向梯度法进一步消除高频背景信息;最后, 使用自适应阈值分割的方法对红外时敏弱小目标进行提取。实验结果表明, 所提方法对空地背景下的红外时敏弱小目标检测具有较好的鲁棒性和检测性能。
红外图像 时敏弱小目标 双边滤波 高通滤波 方向梯度 infrared image time-sensitive weak and small target bilateral filtering high-pass filtering directional gradient
1 辽宁工程技术大学软件学院，辽宁 葫芦岛 125105
2 湖州师范学院信息工程学院，浙江 湖州 313000
针对高光谱影像波段间相关度强、光谱和空间结构复杂性高和训练样本数量有限等问题，提出一种边缘保护滤波和深度残差网络结合的分类方法。首先采用联合双边滤波增强地物的边缘结构以提取出高质量的空间特征，将空间特征与光谱特征融合得到原始空谱特征；然后构建二维卷积神经网络，在卷积层中加入跳层连接将模型改进为一种深度残差网络模型；最后采用该模型提取影像的深层空谱特征并将其输入到Softmax分类器完成影像分类。实验在两个数据集上与相关先进方法比较，结果表明，本文方法考虑到了地物边缘结构的重要作用，缓解了卷积神经网络分类中的过拟合现象，显著提高了高光谱影像的分类精度。
成像系统 高光谱遥感影像 空谱特征 联合双边滤波 卷积神经网络 残差网络 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611005
河南理工大学 计算机科学与技术学院, 河南 焦作 454000
针对高动态范围图像显现质量有待提高的问题, 本文在色度亮度颜色空间中提出了一种基于协同滤波的色调映射算法。首先将输入的高动态范围图像利用色度亮度颜色空间来提取亮度信息和色度信息, 然后分别将色度信息和亮度信息进行分解和重构。使用双边滤波技术对亮度信息分解得到亮度基本层和亮度细节层; 根据亮度信息和色度信息大尺度边缘的一致性, 构造一种色度亮度协同滤波的算法对色度信息进行分解, 得到色度基础层和色度纹理层。最后对亮度信息和色度信息进行重构, 再转换到RGB颜色空间输出最终的色调映射结果。客观指标计算结果显示, 本文算法结果在图像质量分数、结构保真度和图像自然度上分别提高了25.24%, 18.89%, 45.89%, 可以更好地保持边界细节和颜色信息。
高动态范围图像 色调映射 色度亮度空间 双边滤波 协同滤波 high dynamic rang image tone mapping chromaticity brightness color space bilateral filtering collaborative filtering
广西电网有限责任公司 电力科学研究院, 广西 南宁 530000
针对六氟化硫(SF6)红外图像对比度低、纹理细节模糊而难以增强泄漏区域的问题, 提出了基于改进限制对比度的自适应直方图均衡化(CLAHE)的SF6红外图像增强算法。采用双边滤波将原始图像分为基础图像和细节图像;采用CLAHE算法来处理基础图像, 提高泄漏区域的对比度;对细节图像进行分段线性变换和拉普拉斯变换图像, 以突出图像的边缘;将两幅图像进行线性叠加以获取最终的红外图像, 实现图像增强。实验结果表明, 算法对SF6红外图像泄漏区域的增强效果优于常见的几种红外图像增强算法, 不仅有效地抑制了噪声和提高泄漏区域的对比度, 而且突出泄漏区域的边缘, 丰富了细节信息。
图像增强 SF6红外图像 双边滤波 限制对比度的自适应直方图均衡化 image enhancement SF6 infrared image bilateral filtering histogram equalization to limit contrast
