昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南 昆明 650500
针对不同场景下获得的水下图像存在色偏、细节模糊和对比度低等问题，提出一种基于四叉树分级搜索和透射率优化的水下图像复原方法。首先，建立双透射率水下成像模型，将透射率定义为直接分量透射率和后向散射分量透射率；然后，利用红通道补偿算法对原图像进行预处理，并利用四叉树分级搜索、改进暗通道先验和无退化像素点方法分别估计背景光强度、后向散射分量透射率和直接分量透射率；最后，通过逆求解成像模型，并采用满足瑞利分布的直方图拉伸获得复原图像。实验结果表明，与其他水下图像复原方法相比，所提方法对在强干扰环境下采集的水下图像有着更强的颜色失真校正以及模糊信息增强的能力。
海洋光学 水下图像复原 双透射率 红通道补偿 四叉树 暗通道先验 光学学报
2023, 43(12): 1201002
1 海军大连舰艇学院 军事海洋与测绘系，辽宁 大连 116018
2 海军大连舰艇学院 海洋测绘工程军队重点实验室，辽宁 大连 116018
3 91001部队，北京 100071
针对当前无输入参数的四叉树去噪方法在强噪声背景下对噪声光子误识率较高的缺陷，提出了一种无输入参数的适应强噪声背景的ICESat-2点云去噪方法。首先，以剪枝四叉树的层值表征光子密度，避免强噪声背景下局部稀疏、相距较近的噪声光子被四叉树分隔层次较多而被误表征为密度过大；然后，自适应求取信号光子的密度阈值，完成噪声光子的一级去除；最后，通过箱线图进一步去除少量未能被剪枝四叉树识别的局部较密的离群噪声光子，实现去噪过程。选择美国北达科他州和加利福尼亚州两个研究区域，对强噪声背景下的ICESat-2点云开展去噪实验验证。实验结果表明：与四叉树去噪方法相比，本文所提方法明显具有更优的去噪性能；本文所提方法去噪后所得信号光子拟合的冠顶和地表曲线与分辨率为1 m的机载激光雷达高程数据产品剖面高程曲线基本一致。
ICESat-2 无输入参数 强噪声背景 去噪 四叉树 剪枝四叉树 箱线图 ICESat-2 Parameter-free Strong noise Denoising Quadtree Pruned quadtree Box-plot 光子学报
2022, 51(11): 1110002
为了实现对图像特征的均匀化提取, 改善传统角点检测算法的特征点局部聚集问题, 提出一种改进的AGAST特征提取算法。通过对图像构建高斯金字塔, 实现特征点的尺度不变性; 之后采用四叉树方法对特征点进行划分、筛选, 获得均匀化的特征点分布, 自适应四叉树深度提高运算效率; 使用灰度质心法计算特征点方向实现旋转不变性。与其他算法进行对比实验, 结果表明, 改进后算法有效提高了特征点提取的速率和均匀性, 较其他算法, 提取速率提升12.31%、均匀度提升7.8%, 具备较好的性能。
特征提取 四叉树 均匀分布 feature extraction AGAST AGAST quadtree homogenized distribution
三峡大学 电气与新能源学院, 湖北 宜昌 201306
针对当前流行的图像去雾算法存在去雾过度造成图像颜色失真, 或者去雾不足等问题, 提出了一种自适应gamma校正估计的图像去雾算法。首先根据图像亮度, 利用不同的gamma校正函数拟合不同场景深度下有雾图像与无雾图像之间的关系, 自适应估算出无雾图像最小通道, 并通过引导滤波算法进行修正, 保持局部区域内线性的关系, 进而根据大气散射模型得到初始透射率,然后通过高斯相对性进行优化; 另外, 通过增加搜索领域, 将有雾图像的蓝色通道上半部分作为输入对四叉树算法进行改进, 得到场景最深处所对应的有雾图像像素值作为大气光值; 最后通过gamma校正函数对复原图像的亮度进行增强。实验结果表明复原图像的对比度、平均梯度分别平均提高了40.66%, 20.98%, 并具有较高的信息熵。上述算法去雾显著, 复原图像具有较高的清晰度。
图像去雾 gamma校正 最小通道, 四叉树 高斯相对性 image dehazing gamma correction minimum channel quadtree relativity of Gaussian
1 空军工程大学航空工程学院, 西安 710038
2 西安飞行自动控制研究所, 西安 710076
针对复杂环境下无人机的动态航迹规划问题, 在量子粒子群优化算法基础上, 提出一种RHC-QPSO航迹规划算法。该算法采用四叉树建立实时环境模型, 以QPSO算法为基础进行无人机航迹寻优, 利用卡尔曼滤波对空间中动态威胁进行轨迹预估, 结合RHC方法, 对动态威胁采取主动规避策略, 选取最小化Φ, ψ, θ及a为过程性能指标, 并将其作为每一个滚动优化窗口的优化指标。仿真实验结果表明, 该算法不仅能够实时、有效地完成具有一定先验地图知识下无人机的动态航迹规划, 而且防止无人机在规划过程中为规避动态威胁进行大机动动作, 在一定程度上改善了航迹平滑度, 提高无人机安全性。
无人机 动态航迹规划 RHC-QPSO算法 四叉树 卡尔曼滤波 主动规避 UAV dynamic path planning RHC-QPSO algorithm quadtree Kalman filter active avoidance
哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
提出了一种用于太赫兹图像的基于噪声估计的自适应迭代去噪算法。利用噪声水平估计方法获得真实实验图像的噪声标准差,使用基于四叉树的加权双平方非局部均值去噪方法对噪声图像进行去噪以提高重建图像的质量,并对去噪后的图像再次进行噪声估计与去噪,通过反复迭代获得最佳的去噪效果。实验结果表明,所提方法能较好地保留图像的细节,有效地去除由成像系统所引起的背景噪声,其对太赫兹图像具有较好的去噪效果。
图像处理 太赫兹图像 图像去噪 四叉树 非局部均值 噪声估计
西安理工大学机械与精密仪器工程学院, 陕西 西安 710048
针对暗通道先验去雾算法存在的光晕现象、大气光值选取不准确等问题,提出了一种基于暗通道补偿与大气光值改进的图像去雾方法。为减弱图像景物边缘处的光晕效应,提出了一种基于暗通道补偿模型的解决办法,利用加权通道差值的方法识别光晕区域,通过腐蚀、融合等处理修正该区域的暗通道值,采用线性融合的方式与原暗通道进行融合,实现对暗通道的补偿。针对大气光值选取不准确的问题,改进了四叉树分割方法,即增加相邻区域比较的策略,使该算法可以更加精确地获取大气光值,使恢复后的图像更加清晰自然,细节保留更加丰富。借助大气散射模型与优化后的透射率恢复无雾图像。实验结果表明,本文方法能够有效地去除光晕效应,准确地获取大气光值。
图像处理 暗通道补偿模型 大气光值 图像去雾 通道差值 四叉树分割 激光与光电子学进展
2020, 57(6): 061011
1 中国科学院光电研究院 计算光学成像技术重点实验室, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对现有偏振算法依赖于“天空区域”估计大气参数, 从而受白色目标或高亮区域干扰的不足之处, 提出了一种图像普适性多尺度偏振去雾方法.研究偏振差分图像四叉树空间索引和图像暗通道先验方法, 突破估计模型参数利用天空的局限性, 重建场景深度, 结合大气散射模型复原低频无雾图像; 同时针对目标复原过程中噪声遗留问题, 研究软阈值去噪算法, 结合低频信息重构的透射率, 以梯度增强方式丰富纹理细节, 最后小波重构出清晰图像.实验结果表明, 该算法有效消除了估计大气参数受制于天空区域的局限性, 抑制噪声的影响, 复原的目标更加清晰, 细节方面更为丰富, 算法运行效率方面有较大提高.
偏振 去雾 小波变换 四叉树 暗通道 软阈值 透射率 Polarization Defogging Wavelet transform Quadtree Dark channel Soft threshold Transmission
宁波大学 信息科学与工程学院, 浙江 宁波 315211
与前一代高效视频编码标准相比, 未来视频编码标准增加了新的二叉树加四叉树编码结构。针对该结构虽然显著提升了超高清视频编码效率, 但是大幅增加了编码复杂度的问题, 提出了联合多特征快速编码算法。该算法联合多个编码特征的后验概率信息, 估计当前编码单元的划分方式, 通过提前终止若干编码单元的划分来节省编码时间。此外, 针对单个特征贝叶斯分类不准确的问题, 算法在简化联合概率模型的同时提升了分类算法的准确度。实验结果表明: 在随机访问配置、低延迟P配置和低延迟B配置下, 算法可以平均减少35.7%, 25.6%和26.7%的编码复杂度, 而BDBR只分别增长了4.3%, 3.1%和2.89%。算法在保证视频主观质量的前提下, 节省了编码时间。
未来视频编码 联合多特征快速编码算法 二叉树加四叉树结构 快速编码 future video coding joint multi-feature classification algorithm quadtree plus binary tree block structure fast coding technique
