光学 精密工程
2023, 31(13): 1973
1 湖北省水电工程智能视觉监测重点实验室（三峡大学），湖北 宜昌 443002
2 三峡大学 大数据研究中心，湖北 宜昌 44300
3 三峡大学 计算机与信息学院，湖北 宜昌 44002
受目标和背景的大小比例、噪声或者随机细节等因素影响，灰度图像的灰度直方图可能呈现出无峰、单峰、双峰或者多峰模式。为了在统一框架内处理这4种不同直方图模式下的自动阈值选择问题，提出了一种平稳小波域多尺度乘积下的指数Renyi熵自动阈值选择方法。该方法首先利用平稳小波对原始图像进行水平、垂直和对角方向的多尺度变换，再对各个方向的高频子带进行多尺度乘积运算构造出融合图像；然后通过内外轮廓图像对融合图像进行采样重构一维直方图；最后计算重构直方图所对应的指数Renyi熵，并取最大值对应的阈值作为最终分割阈值。提出的方法与4种自动阈值分割方法、2种聚类分割方法以及2种活动轮廓分割方法进行了比较。在16幅合成图像和50幅真实世界图像上的实验结果表明：在合成图像集中，相比于分割精度第2的方法，平均马修斯相关系数提高了41.2%；在真实世界图像集中，相比于分割精度第二的方法，平均马修斯相关系数提高了20.8%。提出的方法具有更稳健的分割适应性，且在分割精度方面明显优于其他8个分割方法。
阈值分割 指数Renyi熵 平稳小波域 多尺度乘积 image thresholding exponential Renyi entropy stationary wavelet domain multi-scale product 光学 精密工程
2023, 31(12): 1841
1 武汉大学遥感信息工程学院, 湖北 武汉 430079
2 中国地质大学 (武汉) 地球物理与空间信息学院, 湖北 武汉 430074
3 生态环境部卫星环境应用中心, 北京 100094
4 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079
5 武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430079
煤矿开采是最重要的甲烷排放源, 然而其排放清单的准确性很低, 一个关键的原因在于缺乏精准识别和定位该类排放源的能力。近年来, 前沿研究表明可以利用卫星高光谱数据反演高分辨率的甲烷异常, 从而帮助识别排放源。但是, 在地表类型复杂地区该算法会完全失效。针对这一问题, 率先提出一种基于 L1 重加权和迭代收缩阈值算法 (ISTA) 匹配滤波器的算法。利用高分五号 (GF-5) 数据在山西地区的实验表明, 该方法性能显著优于现有的其他方法。实验中, 本方法识别出 23 个甲烷强点源, 这些点源全部位于 TROPOMI 的甲烷高值区内, 且高分辨遥感影像显示这些点源处存在典型的煤矿开采设施。该方法的提出为利用 GF-5 卫星数据在世界范围实现甲烷点源排查奠定了技术基础。
甲烷柱浓度异常探测 基于 L1 重加权和迭代收缩阈值算法的匹配滤波器算法 高分五号可见光短波红外高光谱相机数据 XCH 4 anomaly detection L1 reweighted iterative shrinkage thresholding alg GF-5 visible-shortwave infrared advanced hyperspec 大气与环境光学学报
2022, 17(6): 670
1 国网浙江省电力有限公司，浙江杭州 310007
2 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司，湖北武汉 430074
3 南瑞集团有限公司江苏南京 211106
4 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，浙江嘉兴 314599
针对输电线路电力设备红外图像热故障区域检测，提出采用一种基于相似度阈值的模糊聚类热故障区域提取方法。在该方法中，改进了传统模糊均值聚类算法的迭代求解方式，采用一种阈值化模糊聚类；其次，通过对目标区域局部邻域像素的相似度聚类分析，并结合其隶属度的计算，确保局部邻域像素在聚类上的相似性。同时，引入了最大相似度阈值准则简化均值的设置以及自高向低的迭代方式，从而提升区域提取效率。最后通过真实输电线路电气设备红外故障图像测试，验证了文中所提方法的有效性和适用性。
相似度阈值 模糊聚类 红外图像 邻域像素 similarity thresholding, fuzzy clustering, infrare
西安理工大学电气工程学院，陕西 西安 710048
ViBe算法检测首帧中的运动目标时，常因运动目标在初始位置停留时间过长而产生伪前景，从而导致检测结果准确性降低。针对这一问题，对ViBe算法进行了改进。通过选择颜色和空间位置相近的像素点作为样本集初始化背景模型，并使用熵值法判断颜色和空间位置在相似程度函数中的权重；在分类时基于迭代法确定自适应阈值，以增强不同条件下的分割精度；结合帧差法的判定结果在二元指数分布模型中确定背景模型的更新概率。实验结果表明，该算法在噪声、光照以及背景变化的情况下仍然能保证检测结果的准确度，对比传统ViBe算法，本文算法的精密度提高了21.56%，有效地消除了鬼影的影响。
图像处理 目标检测 ViBe算法 帧差法 熵值法 动态阈值 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0210007
1 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 湖北武汉 430074
2 武汉大学动力与机械学院, 湖北武汉 430072
在红外电气故障监测中, 设备过热故障区通常表现出高亮度等特点, 然而现有的提取方法因红外图像固有的低对比度、边界模糊等特点容易引起提取区域范围增大。为此, 本文提出了一种基于扩展的均值漂移聚类的红外图像故障过热区域提取方法, 引入了基于邻域灰度的权重因子。同时, 为了提升聚类效率, 摒弃了传统均值漂移算法遍历整个红外图像平面进行迭代聚类的方法, 融合了自高向低的聚类阈值分割机制, 使得改进的均值漂移算法能快速地将故障区域像素进行聚类, 实现红外图像中热故障区域的有效提取。实验结果表明本文区域提取性能优于目前现有的一些方法以及传统均值漂移聚类方法。
均值漂移 电力设备故障 红外图像 阈值 聚类 mean shift electronical equipment failure infrared image thresholding clustering
1 吉林工程技术师范学院 信息工程学院, 吉林 长春 130052
2 吉林省量子信息技术工程实验室, 吉林 长春 130052
3 吉林大学 通信工程学院, 吉林 长春 130022
关联成像是一种通过单像素探测器以成像时间换取空间分辨率的新颖成像方案, 然而, 其存在重建质量低、数据采集时间长的问题。Hadamard编码调制计算关联成像能够实现高效率的成像, 显著提高了关联成像方案的适用性, 但是其独特的图像噪声集中现象是影响其实用化亟待解决的难题。通过分析Hadamard矩阵作为测量矩阵计算关联成像重建结果的噪声特点, 基于图像分割理论, 提出了一种利用阈值处理和形态学图像增强的Hadamard编码调制关联成像噪声压制方案, 并通过实验验证了该方案的可行性, 获得接近8 dB的光学图像增强。该方案对二值图像和灰度图像都有比较好的效果, 其工作促进了关联成像技术的实用化。
关联成像 Hadamard编码调制 阈值处理 图像噪声 correlation imaging Hadamard coded modulation thresholding method image noise 红外与激光工程
2018, 47(10): 1041002
海洋白冠是一种典型的海表现象，对白冠覆盖率(WC)的研究具有重要的科学意义和实用价值。基于数字图像处理的白冠自动识别技术具有快速、高效、低成本和大批量的特点，对比分析了自动提取白冠算法、自适应阈值分割算法和迭代类间方差算法等自动识别算法对海面图像的处理结果，针对光照不均的海面图像提出了应用顶帽变换和图像增强的光照校正改进算法，来消除阳光反射带来的负面影响和运算不稳定。对船拍视频应用该改进算法，在光照不均时，增强了原三种算法的鲁棒性，有效提高了WC的计算正确率，有利于自动化处理视频序列图像。
白冠覆盖率 阈值分割 光照校正 顶帽变换 图像增强 whitecap coverage thresholding segmentation illumination correction top-hat transformation image enhancement
1 湖南文理学院洞庭湖生态经济区建设与发展湖南省协同创新中心, 湖南 常德 415000
2 湖南文理学院计算机科学与技术学院, 湖南 常德 415000
在工业实践中，成像环境恶劣且难以控制，导致图像复杂。对复杂成像条件下的图像实施分割并不容易，针对这一问题，结合Tsallis相对熵及高斯分布提出一种新的图像阈值分割方法。该方法运用高斯分布拟合分割后图像直方图分布信息，将Tsallis相对熵做为分割前后图像直方图信息损失的度量工具。在对图像实施分割时，通过在图像灰度级范围内对自定义的准则函数最小化获取最佳分割阈值。最终将该方法与已有方法在工业无损检测及合成孔径雷达图像的分割实验中进行对比。结果表明，该方法获得的结果视觉效果好、分割精度高、误差小而且算法耗时较少，因此具有较好的应用推广前景。
图像处理 图像分割 直方图阈值化 复杂图像 Tsallis相对熵 激光与光电子学进展
2017, 54(7): 071002
哈尔滨工业大学 控制与仿真中心, 黑龙江 哈尔滨 150080
在天文图像去噪中, 为了提高迭代曲波阈值算法的去噪重建性能, 提出了基于循环平移和曲波维纳滤波的压缩感知迭代重构算法。首先, 使用基于曲波阈值的循环平移方法对重构图像进行调整以抑制重构图像中的伪吉布斯效应; 接着, 用提出的曲波维纳滤波算子替代小波阈值在迭代过程中对图像曲波系数进行筛选以进一步提高重构图像的质量。通过对添加高斯白噪声的Lena图像和月球图像进行重构实验, 分析本文算法和当前主流算法的性能。实验结果表明, 与传统的压缩感知迭代曲波阈值算法相比, 本文算法能够获得较优的去噪性能, 有效地保护天文图像的细节信息, 峰值信噪比大约提高了2.6~3.2 dB。
阈值去噪 伪吉布斯 曲波维纳滤波 天文图像 thresholding denoising pseudo-gibbs curvelet wiener filtering astronomical image
