苏州大学计算机科学与技术学院，江苏 苏州 215006
当前的椭圆检测算法均是针对灰度图像设计和实现的，在处理彩色图像时会抛弃很多有用信息，不利于获取更高质量的检测结果。为此，提出一种针对彩色图像的椭圆检测算法。首先，对图像的3个色彩通道以及加权灰度图分别进行椭圆检测，融合多通道的检测结果得到一个椭圆集合；然后，将同一椭圆在不同图像通道中的多重响应结果进行聚类，并合并成一个椭圆；最后，提出一种椭圆有效性的验证技术，该技术通过DiZenzo算子融合图像的色彩信息，由此提取椭圆支撑线段来判断椭圆的有效性，过滤掉无效的椭圆，得到最终的检测结果。实验结果表明，与现有算法相比，所提算法充分使用图像的色彩信息，显著提高了椭圆检测的效率，在标准数据集上的F-score明显优于当前检测算法。
图像处理 椭圆检测 彩色图像 椭圆聚类 椭圆验证 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210018
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京理工大学集成电路与电子学院，北京 100081
为了解决水下图像在复杂水体中表现的画面模糊和颜色失真的问题，提出了一种基于HSV分类、CIELAB均衡与最小卷积区域暗通道先验（DCP）的水下图像恢复算法。基于H与S阈值将水下图像分为高饱和度失真图像、低饱和度失真图像及浅水图像等3类。分类后的水下图像分别经CIELAB均衡及自适应图像增强恢复，其中水下成像系统参数通过最小卷积区域DCP估计。实验结果表明，所提算法在图像恢复效果、评价质量和实时性指标上均优于对比算法，其中峰值信噪比和结构相似指数值分别平均提升了26.88%和17.3%，水下彩色图像质量评价值提升了4.3%。
海洋光学 图像阈值分类 颜色均衡 光学模型参数估计 峰值信噪比 水下彩色图像质量评价 激光与光电子学进展
2023, 60(4): 0401003
西安邮电大学通信与信息工程学院，陕西 西安 710121
运用彩色图像色调、饱和度、强度（HSI）模型的H分量进行彩色图像阈值分割是一个新的彩色图像阈值化方式。考虑到H分量是一个圆形直方图，将圆形直方图断开为线性直方图，然后采用线性直方图阈值分割法进行阈值选取是一种有效途径。在信息论中，信息能量是Shannon熵的对偶，首先引入线性概率分布的累积分布信息能量概念，基于此来确定圆形直方图的断点；然后给出线性直方图上的信息能量阈值法，并基于此实现H分量圆形直方图的阈值选取。相比于基于对数运算的Shannon熵阈值选取准则，基于平方运算的信息能量阈值选取准则具有表述简单、运算速度快的优点。
视觉，颜色与视觉光学 彩色图像分割 色调、饱和度、强度颜色模型 圆形直方图 断点 信息能量 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0233002
陕西科技大学 电子信息与人工智能学院, 陕西 西安 710021
图像质量评价(Image Quality Assessment, IQA)是计算机视觉领域研究的基本问题之一。目前, 绝大多数图像质量模型都是基于灰度图像构建的, 而彩色图像质量评价至今依然是IQA领域的开放性问题。彩色图像质量评价研究的关键在于建立与人类色彩认知能力相一致的色彩信息的量化描述。本文基于颜色名称(Colornames, CN)构建彩色图像质量评价模型, 将图像的每个像素值映射为CN概率向量, 利用Wasserstein距离计算两幅图像的感知色差, 以亮度和梯度特征作为补充, 在池化阶段采用显著性加权得到客观图像质量评分。在公开测试数据集上的实验结果表明, 提出的模型在TID2008、TID2013和最新的KADID-10k数据集上表现最佳, 其SROCC值分别为0.900 9, 0.890 1,0.863 7。总体评价效果与目前最好的传统方法(非深度学习方法)相当; 而对于颜色失真, 则具有明显的优势。
彩色图像质量评价 颜色名称 Wasserstein距离 人类视觉系统 color image quality assessment colornames Wasserstein distance human visual system
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541000
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
针对现有彩色图像光学加密方法存在解密结果失真的问题,提出一种结合混沌运算与菲涅耳衍射全息的彩色图像单通道加密新方法。首次加密操作利用菲涅耳衍射将彩色图像RGB通道分量转换成一幅实值计算全息图;第二次加密操作是利用改造的Logistic混沌系统对计算全息图像素进行置换与扩散。结果表明,本文方法除传统混沌系统密钥以外,菲涅耳衍射距离、参考光波长和入射角方向余弦作为关键密钥均可以增大密钥空间(约为10 249),而且具有较小的密钥体积;解密图像的保真度高且相邻像素相关性、信息熵、像素数改变率和归一化改变强度等评价指标均接近理想值;密文图像的直方图平坦,灰度分布均匀,完全隐藏了原始彩色图像的灰度和色彩信息。
全息 彩色图像加密 光学加密 计算全息 混沌 光学学报
2021, 41(19): 1909001
兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
针对近红外与彩色可见光图像融合后对比度低、 细节丢失和颜色失真等问题, 提出一种基于多尺度变换和自适应脉冲耦合神经网络(PCNN-pulse coupled neural network, PCNN)的红外与彩色可见光图像融合的新算法。 首先将彩色可见光图像转换到HSI(hue saturation intensity)空间, HSI色彩空间包含亮度、 色度和饱和度三个分量, 并且这三个分量互不相关, 因此利用这个特点可对三个分量分别进行处理。 将其亮度分量与近红外图像分别进行多尺度变换, 变换方法选择Tetrolet变换。 变换后分别得到低频和高频分量, 针对图像低频分量, 提出一种期望最大的低频分量融合规则; 针对图像高频分量, 采用高斯差分算子调节PCNN模型的阈值, 提出一种自适应的PCNN模型作为融合规则。 处理后的高低频分量经过Tetrolet逆变换得到的融合图像作为新的亮度图像。 然后将新的亮度图像和原始的色度和饱和度分量反向映射到RGB空间, 得到融合后的彩色图像。 为了解决融合带来的图像平滑化和原始图像光照不均的问题, 引入颜色与锐度校正机制(colour and sharpness correction, CSC)来提高融合图像的质量。 为了验证方法的有效性, 选取了5组分辨率为1 024×680近红外与彩色可见光图像进行试验, 并与当前高效的四种融合方法以及未进行颜色校正的本方法进行了对比。 实验结果表明, 同其他图像融合算法进行对比分析, 该方法在有无CSC颜色的情况下均能保留最多的细节和纹理, 可见度均大大提高, 同时本方法的结果在光照条件较弱的情况下具有更多的细节和纹理, 均具有更好的对比度和良好的色彩再现性。 在信息保留度、 颜色恢复、 图像对比度和结构相似性等客观指标上均具有较大优势。
彩色图像融合 Tetrolet变换 期望最大算法 自适应脉冲耦合神经网络 Color image fusion Tetrolet transform Expected maximum algorithm Adaptive Pulse Coupled Neural Network 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2023
1 天津大学微电子学院, 天津 300072
2 天津市成像与感知微电子技术重点实验室, 天津 300072
针对低照度下传统彩色图像传感器成像质量差的问题,提出一种基于单传感器的低照度彩色图像增强系统。系统同时采集可见光(VIS)和近红外(NIR),用NIR对VIS图像进行增强。系统中,为处理混合光图像提出了一系列图像处理方法:针对NIR对VIS颜色干扰的问题,提出一种颜色差值与降噪处理相结合的VIS分离方法;针对VIS与NIR融合问题,提出一种色彩空间转换与标准化处理相结合的融合方法;针对颜色区分度与信噪比相矛盾的问题,提出一种比值图像与阈值设定相结合的像素替换方法。通过对低照度含NIR图像的处理表明,本文系统可以比较明显地提升传统彩色图像传感器在低照度下的成像亮度、信息量和信噪比,并且效果优于所对比文献。
图像处理 低照度 彩色图像增强 近红外 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410001
1 新疆师范大学计算机科学技术学院, 新疆 乌鲁木齐 830054
2 大连理工大学计算机科学与技术学院, 辽宁 大连 116024
为了提高工业带钢的质量和产量,针对传统人工识别难度大、效率低和客观性不够等问题,提出了一种基于软注意力机制的带钢表面缺陷识别方法,对传统深度残差网络ResNet模型进行了改进,使用伪彩色图像增强技术处理图片,得到了新的训练集。实验结果表明,在不同信噪比情况下,相比于传统的模型,改进模型A-ResNet50和A-ResNet101都能准确识别不同类型的带钢表面缺陷图像,在测试集上的准确率分别为98.61%和98.05%,单位推断时间达到了0.078 s和0.130 s,证实了A-ResNet50和A-ResNet101模型在带钢表面缺陷识别上的可行性以及可靠性。所提出的方法识别精度高,实现了带钢表面缺陷的智能识别,同时满足工业识别需求。
图像处理 注意力机制 伪彩色图像 深度残差网络 缺陷识别 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1410014
1 首都师范大学信息工程学院, 北京 100048
2 首都师范大学物理系, 北京 100048
3 北京成像理论与技术高精尖创新中心, 北京 100048
提出一种基于Fourier变换对称性和随机多分辨率奇异值分解(R-MRSVD)的彩色图像加密算法。首先计算归一化明文图像的平均值作为logistic-exponent-sine映射的初值,并生成随机矩阵和位置索引;然后对每个颜色通道分别进行二维离散Fourier变换,根据共轭对称性仅保留一半的频谱系数,并提取实部分量和虚部分量构建实数矩阵;最后对实数矩阵进行R-MRSVD和Josephus置乱操作,得到密文图像。将明文图像的像素特征作为混沌序列的初值,保证算法具有高敏感性和高安全性,同时实值的密文便于存储和传输。对算法的解密图像质量、统计特性、密钥敏感性、抗选择明文攻击、鲁棒性等性能进行测试,仿真结果表明,所提加密算法具有可行性和安全性。
图像处理 彩色图像加密 Fourier变换 随机多分辨率奇异值分解 LES映射 Josephus置乱 激光与光电子学进展
2021, 58(4): 0410021
