汕头大学 工学院 机械工程系, 广东 汕头 515063
视差不连续区域和重复纹理区域的误匹配率高一直是影响双目立体匹配测量精度的主要问题，为此，本文提出一种基于多特征融合的立体匹配算法。首先，在代价计算阶段，通过高斯加权法赋予邻域像素点的权值，从而优化绝对差之和（Sum of Absolute Differences，SAD）算法的计算精度。接着，基于Census变换改进二进制链码方式，将邻域内像素的平均灰度值与梯度图像的灰度均值相融合，进而建立左右图像对应点的判断依据并优化其编码长度。然后，构建基于十字交叉法与改进的引导滤波器相融合的聚合方法，从而实现视差值再分配，以降低误匹配率。最后，通过赢家通吃（Winner Take All，WTA）算法获取初始视差，并采用左右一致性检测方法及亚像素法提高匹配精度，从而获取最终的视差结果。实验结果表明，在Middlebury数据集的测试中，所提SAD-Census算法的平均非遮挡区域和全部区域的误匹配率为分别为2.67%和5.69%，测量200~900 mm距离的平均误差小于2%；而实际三维测量的最大误差为1.5%。实验结果检验了所提算法的有效性和可靠性。
机器视觉 立体匹配 SAD-Census变换 十字交叉法 引导滤波 machine vision stereo matching SAD-Census transform cross method guided filtering
1 南京理工大学机械工程学院，江苏 南京 210094
2 南京理工大学智能弹药国防重点实验室，江苏 南京 210094
针对传统多尺度融合方法不能突出目标信息、融合图像缺失细节与纹理的问题，提出一种基于梯度域引导滤波和显著性检测的红外与可见光图像融合方法。该方法利用梯度域引导滤波将输入图像分解为基础层和细节层，同时利用加权的全局对比度方法将基础层分解为特征层以及差异层。在融合过程中，分别采用相位一致性组合加权局部能量、局部熵结合加权最小二乘优化、平均规则来融合特征层、差异层、细节层。实验结果表明，所提融合方法的多项指标相对于其他方法提升较多，且图像视觉效果更好，在突出目标信息、保留轮廓细节、提高对比度和清晰度方面十分有效。
图像融合 引导滤波 显著性分析 多尺度分解 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0837010
1 中国科学技术大学生物医学工程学院（苏州）生命科学与医学部，江苏 苏州 215163
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医用光学技术研究室，江苏 苏州 215163
在显微成像过程中，受系统景深限制，沿光轴方向不同层面之间聚焦位置存在显著差异，同时不同层面的显微图像存在部分聚焦区域重叠，现有多聚焦融合算法往往无法并行提取和融合多幅显微图像中最清晰的聚焦部分。提出一种多聚焦显微图像融合算法，首先构造了一种类高斯四邻域梯度算子并结合快速引导滤波，实现高频聚焦信息的提取；同时针对大视场显微图像序列中存在聚焦信息重叠、像素数量大的情况，引入了一种小区域聚焦度量方法，提高了对聚焦清晰区域高频信息提取的能力，实现了多图最佳聚焦点的融合。拍摄3组包括4 mm和2 mm对角线视场的多聚焦显微图像序列进行测试，相较5种常用多聚焦图像融合算法，所提算法的峰值信噪比平均提高了2.4772，结构相似性指数达0.9400以上，对聚焦清晰区域有更好的融合效果，融合图像细节丰富且清晰度高，能够满足大视场多聚焦显微图像融合的准确性要求。
图像处理 多聚焦显微图像 引导滤波 聚焦信息检测 多图融合 激光与光电子学进展
2024, 61(6): 0618022
昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093
针对红外与可见光图像融合过程中细节信息丢失过多、融合结果纹理不清晰、对比度不高等问题，提出一种基于图像增强和二次非下采样轮廓波变换（NSCT）分解的红外与可见光图像融合方法。首先，对可见光图像采用基于引导滤波的图像增强算法提升图像可视性。其次，对增强后的可见光图像和红外图像分别进行NSCT分解得到低频子带和高频子带，并且在不同子带间使用不同的融合规则，得出一次融合图像的NSCT系数。然后，对一次融合图像的NSCT系数重构再分解为高频子带和低频子带并分别与可见光图像的高低频子带融合得到二次融合图像的NSCT系数。最后，对二次融合图像的NSCT系数进行逆变换重构得到最终的融合图像。利用公共数据集进行大量试验，使用8种评估指标，与8种基于多尺度的融合方法对比。实验结果表明：所提方法能保留更多源图像中的细节信息，还能提高融合结果的边缘轮廓清晰度、整体对比度，在主观视觉和评价指标上都存在优势。
图像融合 引导滤波 高频子带 低频子带 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0437001
1 宁夏师范学院数学与计算机科学学院, 宁夏固原 756000
2 宁夏师范学院资源环境与生命科学学院, 宁夏固原 756000
为了降低多尺度分解融合算法的复杂性, 并提高融合图像适应人类视觉特点, 本文提出一种基于引导滤波二尺度分解的红外与可见光图像融合的方法。首先利用引导滤波对可见光图像实施增强的图像预处理, 然后利用引导滤波将源图像分解为基础层和细节层。在细节层的融合规则中我们采用能量保护和细节提取的方法, 最后将融合后的细节层与基础层合成融合结果。实验结果表明所给方法在提高视觉感知、细节处理、边缘保护等方面都有良好的效果。本文最后还讨论了可见光图像增强对融合方法的影响: 从实验数据可知, 增强可以提升融合效果, 但在图像融合中融合方法才是关键。
引导滤波的二尺度分解 图像增强 能量保护 two scale decomposition of guided filtering, image
阎雨梦 1,2,3,**张元 1,2,3,*庞敏 1,2,3熊风光 1,2,3杨晓文 1,2,3
1 中北大学计算机科学与技术学院，山西 太原 030051
2 机器视觉与虚拟现实山西省重点实验室，山西 太原 030051
3 山西省视觉信息处理及智能机器人工程研究中心，山西 太原 030051
针对点云去噪过程中难以分离和去除贴近模型表面的噪声，或者去除时会损失有效数据点的问题，提出一种改进的点云引导滤波算法。首先使用统计滤波筛选出较难平滑的噪声，并进行初次引导滤波，降低平滑难度较大的噪声对整体滤波效果的影响；然后根据点云各点的几何特征，自适应地调整权重参数，并将其代入改进的引导滤波算法中，对点云整体进行二次引导滤波，利用自适应的权重参数，得到更加光滑且保留有效数据点的点云数据。实验结果表明，所提算法对噪声点云的平滑效果更明显，处理后的点云模型有较明显的边缘线条，较难平滑的噪声也能得到很好处理。
图像处理 点云滤波 统计滤波 点云引导滤波 点云曲率 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211006
1 西安邮电大学现代邮政学院，陕西 西安 710061
2 西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
针对红外与可见光图像融合算法中存在的目标提取不充分、细节丢失等问题，提出一种基于改进的区域生长法（IRG）与引导滤波的红外与可见光图像融合方法。首先对红外图像使用IRG进行目标提取，然后对红外和可见光图像使用非下采样剪切波变换（NSST），并对所得低频与高频分量进行引导滤波，由滤波后的红外和可见光低频分量通过基于IRG的融合规则得到低频融合系数，由增强的高频分量经过双通道脉冲发放皮层模型（DCSCM）得到高频融合系数，最后经NSST逆变换得到融合图像。用主观评价和6种常用客观评价指标对融合图像进行评估。实验结果表明，所提算法的融合图像目标突出、背景信息清晰、细节保留能力强，在主观和客观评价上均有明显优势。
图像处理 图像融合 改进的区域生长法 引导滤波 双通道脉冲发放皮层模型 非下采样Shearlet变换 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610009
1 重庆邮电大学 光电工程学院，重庆 400065
2 中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 400714
3 中国科学院大学 重庆学院，重庆 400714
针对红外图像细节模糊、对比度低等问题，提出了一种基于二次引导滤波的红外图像增强算法。首先，将原始红外图像作为引导图像，使用引导滤波提取出红外图像的细节信息；其次，将得到的细节信息再进行一次引导滤波处理提取出噪声更低的细节信息；最后，将原始红外图像和两部分的细节信息进行加权求和，实现红外图像增强。该算法能够提高红外图像对比度，增强红外图像细节信息。实验结果表明：相比于其他增强算法，本文算法增强之后的红外图像平均对比度提高了123%～246%，平均梯度提升了56%～101%，视觉效果获得明显改善，更能突显细节特征。基于可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)实现该算法时，占用资源低，处理640×512像素分辨率的单帧红外图像所需时间可达10.12 ms，能满足红外探测系统的实时性要求，具有一定的实用价值。
引导滤波 红外图像 图像增强 FPGA guided filtering infrared image image enhancement FPGA
西南交通大学物理科学与技术学院，四川 成都 610031
针对三维激光扫描设备实际采集的列车关键部件点云模型通常存在噪声点和采集误差等问题，提出一种高效的点云小尺度噪声滤波平滑算法。首先利用K-D树构建点与点之间的几何关系，设置中心点并利用K近邻算法查询邻域信息；然后假设输入点云与滤波后输出的点云之间存在线性关系，从而利用两片点云构造代价函数；最后通过求解代价函数最小值确定线性参数，从而得到平滑后的点云模型。代价函数构建过程中，根据点与其K近邻内点的欧氏距离的方差与整体欧氏距离方差的比值大小自适应地调节权重，达到动态调整线性模型参数的目的。实验结果表明，所提算法能够快速矫正小尺度噪声、平滑边界轮廓、提高质量，为点云识别、重建等后期任务奠定基础。
图像处理 点云 去噪 列车关键部件 自适应加权引导滤波 激光与光电子学进展
2023, 60(14): 1410011
光学 精密工程
2023, 31(10): 1548
