昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093
分量替换是遥感图像融合中的一种经典方法，其具有良好的空间保真度，但容易产生光谱失真，为此本文提出一种结合结构与能量信息的全色与多光谱图像融合方法。方法首先通过超球面颜色空间变换分解多光谱图像的空间和光谱信息。其次，通过联合双边滤波引入了两层分解方案。然后，将全色图像和强度分量分解为结构层和能量层。最后，提出结构层通过邻域空间频率策略融合，强度分量的纯能量层用作预融合图像的能量层。强度分量定义颜色的强度，通过将预融合结构层与强度分量的能量层结合，可以有效地结合源图像的空间和光谱信息，从而减少全色锐化图像的光谱失真。本文在 Pléiades和 QuickBird数据集上进行大量实验，并对实验结果进行定性和定量分析，结果表明所提方法与现有先进方法相比具备一定优越性。
全色锐化 超球面色彩空间 联合双边滤波 空间频率 全色图像 多光谱图像 pansharpening hypersphere color space joint bilateral filter spatial frequency panchromatic image multispectral image
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 湖北工业大学机械工程学院, 湖北 武汉 430068
2 湖北省现代制造质量工程重点实验室, 湖北 武汉 430068
3 湖北工业大学工程技术学院, 湖北 武汉 430068
针对低光照条件下拍摄的图像受光和环境的影响, 其重要信息丢失严重, 出现对比度低、细节模糊等问题, 提出了一种基于灰度变换与改进 Retinex的图像增强方法。首先采用引力搜索算法(gravitational search algorithm, GSA)优化的全局灰度变换函数对图像的 RGB各通道灰度图像进行灰度变换, 增强图像光照强度, 使其更接近均匀光照场景; 然后将图像转为 HSV色彩空间, 对 V通道(亮度通道)采用改进的多尺度 Retinex(MSR)算法处理, 将基于范围的自适应双边滤波和 Gabor滤波作为 Retinex算法的环绕函数, 结合两种滤波的特性来增强图像的亮度和细节。最后采用伽马校正避免图像融合造成的图像色偏。实验结果显示, 该方法处理过的增强图像在主观和客观评价上优于其他方法, 图像颜色失真较小, 细节更清晰, 为图像的后续应用做了铺垫。
图像增强 全局灰度变换函数 引力搜索算法 双边滤波 Retinex理论 image enhancement, global grayscale transformation
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
江西理工大学土木与测绘工程学院，江西 赣州 341000
针对深度图在边缘修复过程中受外部物体深度值的影响，造成深度值修复出现偏差的问题，提出了一种顾及边缘交融特征的自适应深度图空洞修复算法。首先，对深度图和RGB图的边缘进行提取、空洞伪边缘去除和边缘融合处理；然后，通过融合的边缘信息和有效像素占比设定滤波窗口大小，并根据滤波窗口与空间距离的关系设定空间距离权重参数，采用深度图与RGB图之间的结构相似性最大值作为颜色权重参数；最后，采用中值滤波去除边缘空洞像素和离散的噪声点。在Middle bury数据集和NYU Depth Dataset V2中对所提算法进行实验，并与其他算法进行对比分析。实验结果表明，所提算法能较好地修复边缘区域的空洞，保持较为清晰的物体边缘轮廓信息，具有较强的鲁棒性。
图像处理 深度图像 空洞修复 联合双边滤波 边缘提取 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1810016
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
