1 厦门大学航空航天学院, 福建 厦门 361101
2 厦门大学化学化工学院, 固体表面物理化学国家重点实验室, 能源材料化学协同创新中心(iChEM), 福建 厦门 361101
拉曼光谱是一种已广泛应用于化学、 生物学和物理学的技术。 然而拉曼光谱仪的电荷耦合器件很容易受到宇宙射线的影响, 从而产生随机的窄带宽、 高强度的spike。 在真实样品中出现概率较低, 约为千分之一, 但一旦出现将严重降低信号对比度。 该研究提出一种实用的spike剔除算法。 该算法对中值滤波后的数据与原始数据作差, 得到偏差数据。 用分位数的方法将偏差数据从小到大排序, 取中间99%数据作为真实数据作高斯分布拟合。 根据spike强度高, 稀疏的特性, 以光谱中高强度数据的出现概率作为阈值标准剔除spike。 最后以中值滤波结果带入原始数据代替spike, 从而最大程度还原样本原始信息且不需任何调试参数。 以加入不同强度spike的拉曼光谱作为验证对象, 实验结果表明本算法对spike检测与去除的灵敏度可以高达99.5%。 本算法同时适用于一维拉曼光谱、 二维拉曼图像和三维拉曼数据立方体, 且算法表现随着维度的增加而提高, 一维spike剔除算法能检测超过最大峰强度40%的spike, 而在三维拉曼数据立方体中, 超过峰值20%的spike即能被检测出。 用该算法对40 000条真实拉曼光谱进行处理, 可以在不扭曲真实信号的情况下有效地剔除spike, 进一步证明了算法的实用性。
拉曼光谱 宇宙射线 中值滤波 spike剔除 Raman spectroscopy Cosmic rays Median filter Spike removal 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3174
1 江西应用科技学院 软件与区块链学院, 江西 南昌, 330100
2 江西师范大学 计算机信息工程学院, 江西 南昌, 330022
针对现有的算法对于高密度脉冲噪声的去除缺乏有效性和鲁棒性, 难以有效地保持和恢复图像的边缘和细节结构, 提出了一种小波检测的二次迭代修剪均值滤波方法。方法充分利用脉冲噪声的特征以及小波阈值去噪图像的高度相关性, 根据灰度最值与小波阈值去噪图像进行噪声检测, 先后分别用3×3和5×5邻域的迭代修剪均值滤波对噪声像素进行恢复。实验结果显示, 相对于现有的最新提出的方法, 所提出的方法获得更高的PSNR和EPI值, 以及更好的视觉效果, 具有优越的去噪性能和更好的细节结构保持能力。
图像去噪 修剪中值滤波 小波检测 迭代修剪均值滤波 image denoising trimmed median filter wavelet detection iterative trimmed mean filter
1 广州城建职业学院信息工程学院, 广东 广州 510925
2 广东医科大学生物医学工程学院, 广东 湛江 524023
为了克服现有脉冲噪声去除算法的缺陷,进一步提升算法的去噪性能和鲁棒性,提出了一种去除脉冲噪声的小波阈值去噪算法。首先,根据脉冲噪声的灰度特征、分布的随机性及近似均匀性,用统计方法识别噪声像素。然后,用基于信噪强度的自适应阈值和可微收缩函数的小波去噪方法恢复噪声像素。实验结果表明,相比现有算法,本算法去噪得到的图像视觉感知效果、峰值信噪比和边缘保持指数均有较大提升,且具有更好的鲁棒性。
图像处理 脉冲噪声 中值滤波 自适应阈值 可微收缩函数 小波阈值去噪 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2210016
由于背景边缘及强噪声的存在, 红外弱小目标容易被覆盖, 弱小目标的检测一直是红外图像处理的难点。在分析红外图像模型的基础上, 引入最大中值滤波, 在不影响边缘锐度的条件下, 较好地抑制孤立噪声点, 有效提高信噪比, 然后采用基于方差的K均值聚类算法最终检测出弱小目标。实验结果表明, 与传统滤波算法及形态学算法相比, 该算法计算简单, 能有效检测出弱小目标。
弱小目标 虚警率 最大中值滤波 信噪比 dim and small target false alarm rate max-median filter signal to noise rate (SNR)
1 中国石油大学(华东)信息与控制工程学院，山东 青岛 266000
2 国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 266000
海面波浪、船只与光照等因素的影响，使得可见光海面图像中的海天线难以被准确检测。为提高海天线检测的准确性与鲁棒性，提出了基于局部Otsu 分割与Hough 变换的海天线检测方法。首先，通过纵向中值滤波快速地抑制灰度图像中的光斑等高频噪声。然后，根据图像特点进行纵向分块处理来补偿光照的不均匀性并将船只的干扰范围限定在部分图像块中，再进行局部Otsu 分割得到二值图像并提取其中的边缘像素，抑制了波浪边缘的干扰。最后，采用Hough 变换拟合边缘像素以得到海天线。实验结果表明所提方法具有较高的准确性、鲁棒性与实时性，其检测准确率达93.0%，显著高于三种代表性的海天线检测方法。
海天线检测 边缘提取 图像分块 Otsu 分割 纵向中值滤波 Hough 变换 sea-sky-line detection edge detection image blocking Otsu segmentation longitudinal median filter Hough transform
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术重点实验室, 山西 太原 030051
3 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室, 山西 太原 030051
基于传统光干涉甲烷检测仪,可以根据干涉条纹的位移量判断甲烷气体的浓度是否存在危险,而快速、准确地提取干涉条纹的中心线便可降低测量误差提高准确度。在考虑到光源、检测环境等因素的基础上,通过现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)对图像进行预处理。首先对图像进行灰度化转换,并选用中值滤波对其进行降噪处理,然后进行二值化处理,最后选用骨架细化法提取条纹中心线。实验结果表明,该方法可有效实现对矿井中甲烷浓度检测精确度的提升,满足其实时性和准确性的要求。
灰度化 中值滤波 二值化 骨架细化法 现场可编程门阵列 gray-scale median-filter binarization skeleton refinement method field-programmable gate array
1 东北师范大学 物理学院, 长春 130024
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 长春 130033
中子数字成像试验中,现场可编程门阵列(FPGA)是重要的成像逻辑控制器件。然而,中子辐照易引起FPGA的单粒子效应,对中子成像引入本底噪声,因此必须采取措施,减少中子辐照对FPGA成像的影响。结合图像周期性的特点,采用三判二的技术方法替代三模冗余,裁决成像关键信号; 采用硬件实现的中值滤波算法,平滑由于RAM区单粒子翻转等原因呈现在图像上的噪点。仿真结果表明,本文采用的两种技术方法不但降低资金成本,提高FPGA资源冗余度,而且在取得良好的抗辐照滤波效果的同时,保留图像细节。时序仿真和硬件平台验证了设计的正确性。
中子成像 三判二 中值滤波 无损检测 neutron imaging FPGA FPGA “two vote from three” median filter non-destructive test 强激光与粒子束
2017, 29(7): 074001
浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
为实现红外焦平面阵列(IRFPA)盲元的自适应快速校正, 本文设计了一种基于三梯度阈值检测的快速盲元校正方法。先通过优化L0范式的约束方程消除图中的非均匀条纹, 排除干扰, 再对水平、竖直和对角3个方向进行梯度阈值检测, 找到盲元位置点, 并与中值滤波结果进行点对点匹配, 剔除误检测点, 最后通过局部中值滤波完成盲元校正。依据盲元的缓变特性, 通过合理更新盲元模板实现了单帧和序列图像的快速盲元校正。实验结果表明: 相比于传统方法, 本文方法的信噪比(SNR)和峰值信噪比(PSNR)提高了10~14 dB, 结构相似度指标(SSIM)提高了0.01~0.02, 对图像中的随机和连续盲元的校正效果都很好, 同时运算速度得到了大大提升, 在保证图像质量指标的情况下速度提升了3~10倍, 可以在到实际红外系统中实现动态检测和实时处理。
盲元 红外焦平面阵列 三梯度阈值检测 局部中值滤波 Blind pixel IRFPA three-gradient threshold detection local median filter
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆 400065
针对红外图像对比度差、信噪比低、红外目标易被噪声干扰的缺点，提出一种自适应中值滤波和小波变换相结合的去噪方法。首先对图像进行小波变换，得到各频带子图像，对不同子图像采用不同的滤波模版进行自适应中值滤波，最后对图像进行小波重构，实现图像的去噪。将该方法与目前常用的去噪方法进行对比实验，结果表明，该算法简单有效，突出目标图像细节，可获得更好的图像视觉效果。
红外图像 自适应 中值滤波 小波变换 图像细节 infrared image selfadaptive median filter wavelet transformation image details
中国海洋大学光学光电子实验室,山东 青岛 266100
激光拉曼光谱技术具有原位、实时、多物质同时探测的优点,在实验室内已经得到了广泛研究,并逐渐应用于深海海底等极端环境下的原位探测。 由于CCD等光谱探测器可能受到宇宙射线的干扰,会在拉曼谱图上形成位置随机的spike,对拉曼光谱分析造成干扰。将最近邻比较和中值滤波相结 合的方法应用于海水实测拉曼光谱spike的检测剔除,首先将原始拉曼光谱分为拉曼峰区域和非拉曼峰区域,对拉曼峰区域使用最近邻比较法 处理,对非拉曼峰区域使用中值滤波方法,结果显示该方法能将非拉曼峰区域和拉曼峰区域的spike完全剔除,没有出现误检和漏检,且不会 对拉曼特征峰强度产生影响,有助于提高拉曼光谱定性定量分析的精确性和稳定性。
拉曼光谱 最近邻比较法 中值滤波 Raman spectra spike spike nearest neighbor comparison method median filter 大气与环境光学学报
2017, 12(2): 128
