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基于偏微分方程的图像增强算法研究

作　者: 王翠翠
导　师: 邱晓晖
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 图像增强 偏微分方程 扩散模型 总变分模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


图像处理是对图像信息加工处理以满足人的视觉心理或应用需求。随着计算机技术的迅速发展,图像处理技术已广泛应用于各个领域。图像增强是图像处理的重点之一,它是根据应用需求加强图像中感兴趣的特性,达到改善视觉效果的目的。由于图像采集设备中电子器件的随机扰动以及周围环境等诸多因素的影响,使获得的图像中含有各种复杂的噪声,图像不同区域对比度不高,存在一定失真。利用图像增强技术对图像进行改善,衰减各类噪声、突出目标轮廓边缘,对后续的图像处理有重要意义。本文研究以偏微分方程的理论对图像进行增强的算法,分析了将偏微分方程应用于图像增强的思想及其优势,针对偏微分方程理论中较经典的各向异性扩散模型和全变分模型在图像增强方面的应用做了重点研究。论文在分析了各向异性扩散模型、Catte模型和结合前向与后向扩散模型的基础上提出了一种改进模型,即在图像平坦区域采用平滑作用较好的Catte模型,在图像边缘区域采用能够退化边缘的结合前向和后向扩散模型。该改进模型发挥了两种模型的优点,在有效抑制噪声的同时尽可能多的保留图像边缘信息。论文还提出了一种结合自适应全变分模型与冲击滤波器模型的改进算法,该算法既改善了全变分模型所存在阶梯效应,也进一步锐化了图像的边界。论文通过对不同图像的实验仿真,根据峰值信噪比等参数验证了改进模型对图像去噪的有效性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-11
  1.1 课题的研究背景及意义  8-10
  1.2 本文的主要研究内容  10-11
第二章 图像增强的基础理论  11-18
  2.1 图像增强的基本概述  11-12
  2.2 传统的图像增强方法  12-17
    2.2.1 灰度变换  12
    2.2.2 直方图修正  12-13
    2.2.3 图像平滑滤波  13-15
    2.2.4 图像的锐化滤波  15-17
  2.3 图像增强质量的评价  17-18
第三章 基于偏微分方程的图像增强概述  18-25
  3.1 偏微分方程的概述  18-20
    3.1.1 偏微分方程  18-19
    3.1.2 几种常见的偏微分方程  19
    3.1.3 偏微分方程的定解问题  19-20
  3.2 偏微分方程在图像处理中的应用  20-22
    3.2.1 图像的数学模型  21
    3.2.2 图像增强中的偏微分方程模型  21-22
  3.3 偏微分方程的离散化方法  22-25
第四章 基于扩散算法的图像增强及其改进  25-41
  4.1 图像增强中扩散算法的基础理论  25-28
    4.1.1 扩散算法的引入  25-26
    4.1.2 多尺度空间  26-27
    4.1.3 迭代与极限的思想  27-28
  4.2 Perona-Malik 模型  28-33
    4.2.1 Perona-Malik 模型的偏微分方程形式  28-30
    4.2.2 Perona-Malik 模型的离散算法  30-32
    4.2.3 Perona-Malik 模型的仿真结果及讨论  32-33
  4.3 Catte 扩散模型  33-35
  4.4 结合前向与后向的扩散模型  35-37
  4.5 改进后的扩散模型  37-38
  4.6 实验结果讨论  38-41
第五章 基于变分的图像增强及其改进算法  41-54
  5.1 图像增强中的变分法相关理论  41-42
    5.1.1 变分法的引入  41
    5.1.2 变分的相关概念  41-42
  5.2 全变分模型的图像增强技术  42-48
    5.2.1 全变分模型的基本原理  42-43
    5.2.2 全变分模型的迭代算法  43-45
    5.2.3 全变分模型图像增强的仿真实现及讨论  45-48
  5.3 基于自适应的变分增强模型  48-49
  5.4 冲击滤波器模型  49-50
  5.5 基于变分的改进增强算法  50-54
    5.5.1 改进模型的算法理论  50
    5.5.2 改进模型的仿真实现及讨论  50-54
第六章 总结与展望  54-56
  6.1 论文总结  54-55
  6.2 展望  55-56
致谢  56-57
参考文献  57-58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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