融合变分模型与快速算法分割噪声图像

针对现有的变分水平集方法对噪声图像分割不理想和计算效率较低的情况,提出一种改进的可有效分割噪声图像的变分模型。首先改进了Chan-Vese模型的能量泛函,并引入辅助变量耦合某些拟合能量项,接着用凸松弛方法将其转化为凸优化问题。该优化问题可转化为几个子问题,在求解时结合快速的Split-Bregman算法和AOS算法以提高速度。对噪声图像作分割实验,并与不引入辅助变量的水平集方法作比较。结果表明,本文提出的变分模型对带某些类型噪声的图像分割不仅提高了计算效率,还能较好地分割目标。     

基于变分水平集的两相遥感影像分割

首先介绍了经典的变分水平集影像分割模型——Chan-Vese模型及其解算的基本原理,然后利用该模型对遥感光学影像进行两相分割实验,并从分割效果和分割时间2个方面与k均值聚类算法得到的结果进行了比较。实验表明,对遥感影像进行高斯平滑预处理后再进行变分水平集影像分割可以得到较好的分割效果。     

一种新的SAR图像局部统计活动轮廓模型及算法

近年来变分水平集方法在图像分割中得到了广泛应用,但此类方法的能量泛函是非凸的,易陷入局部极小值解。本文基于AA(Aubert-Aujol)去噪模型和变分水平集方法,提出一个局部统计活动轮廓模型,通过凸松弛技术将提出的分割模型转换成全局优化模型,再加入一个迫近算子项,将提出的模型转化为ROF去噪模型,最后采用快速去噪算法,得到一个全局最优的快速分割算法。此算法不涉及差分或微分方程,只需要简单的差分运算,提高了数值运算速度。对实测SAR图像进行分割实验,结果表明,本文提出的全局分割模型不但能够快速、有效地分割SAR图像,取得全局最小值,而且可以更准确地得到图像分割边缘。     

一种用于SAR图像分割的几何活动轮廓模型

基于SAR图像边缘检测算子和变分水平集方法,依据能量最小化准则,提出了一种新颖的几何活动轮廓模型.其基本思想是,直接定义关于水平集函数的能量泛函,并将经典模型中基于梯度算子的边缘指示函数,替换为基于ROEWA算子的边缘指示函数,提高了模型对于SAR图像的边缘检测能力;同时在新模型中加入水平集函数惩罚项,确保水平集函数逼近符号距离函数.由于该项的作用,模型的数值求解可采用简单的显式差分格式迭代,并保持较快的收敛速度.针对仿真图像、Radarsat和华东电子研究所实测数据的实验结果表明,该模型具有实现简单、分割边界定位准确和收敛速度较快等优点.     

运动分割和光流估计的卫星视频超分辨率重建

针对卫星视频中存在局部运动目标的问题,该文提出了一种运动分割和光流估计联合约束的卫星视频超分辨率重建算法。首先通过视频帧间运动分割方法提取局部运动目标,获得其边缘信息;其次用光流方法对视频图像进行逐像素的运动估计,获得初始运动矢量场;利用分割边缘和运动矢量场进行联合约束,并统一运动目标内的光流矢量,获得纠正后的运动矢量场,并作为几何运动矩阵,将其补偿到超分辨率重建模型中生成高分辨率图像;最后用卫星视频数据进行实验,并与传统方法结果进行对比,证明该文算法可以有效地克服运动目标的伪影效应,提升了卫星视频的分辨率。     

多尺度水平集SAR影像水体自动分割方法

针对高分辨率SAR影像的水体特性,提出了一种新的可精确、快速、自动完成高分辨率SAR影像水体分割的方法。该方法将多尺度分析技术与水平集理论相结合,在考虑全局信息的同时,也顾及到了局部信息。同时,为了满足SAR图像的分布特性,将Gamma统计模型引入到水平集能量函数中,利用OTSU算法来初始化零水平集。为了消除SAR影像中疑似水体的目标,对分割结果进行了后处理。实验表明,该方法在提高精度的同时,也大大提高了水体提取的效率。     

一种基于特征匹配的大位移变分光流方法

利用Horn-Schunck变分光流的通用模型,将描述符配准作为改进方法的支撑,结合经影像特征匹配所提取的同名特征,在光流条件中增加同名特征一致限制,提出一种基于特征匹配的变分光流方法。利用无人机视频影像对所提出的方法与原始变分光流算法进行了对比实验分析,实验结果表明该方法在目标位移过大时,能利用特征点信息解决光流连续性被打破的问题,准确获得大位移光流。     

变分模态分解及能量熵在地心运动降噪中的应用

针对地心运动时间序列噪声种类复杂,随机性强,信号与噪声难以有效分离等问题,本文采用网平移法对IGS站周解进行解算,得到2012-2018年的地心运动时间序列,并提出了一种基于变分模态分解（VMD）及能量熵的地心运动时间序列降噪方法。首先,对各方向时间序列进行VMD分解,获得各方向高频依次到低频的时间序列分量;然后,计算每个变分模态分量的能量熵,辨识出噪声与信号的分界,并将信号分量进行重构,得到降噪后的地心运动时间序列;最后,通过与基于EMD和EEMD的降噪方法对比,从相关系数、信噪比、剩余能量百分比、方差贡献率等参数评价指标上定量说明该方法对地心运动时间序列降噪表现出更好的降噪效果。     

光流网络的无人机视频运动目标检测方法

针对传统光流技术的无人机视频运动目标检测方法计算效率低等问题,提出一种基于改进光流网络的无人机视频运动目标检测方法.首先利用卷积神经网络分别提取视频序列影像中目标的运动特征,并利用所提取特征进行光流计算;其次通过堆叠网络结构增加网络深度、引入小位移子网络等方法提高光流计算的精度和效率;最后通过光流阈值分割实现运动目标的检测.采用4组不同飞行模式下的无人机视频数据进行实验,实验结果表明,无论是在悬停模式还是在航行模式下,所提方法均能实现单目标、多目标和遮挡目标的检测,检测效果更好、计算效率更高(计算时间≤35 ms),基本能满足无人机视频运动目标实时处理的需求.     

基于Grab Cut和二维熵的SAR图像目标分割方法

传统的Grab cut算法需要人工交互操作,无法实现SAR图像的自动分割;且SAR图像的斑点噪声干扰容易降低图像的分割质量。针对以上问题,文中以Grab Cut图像分割算法为基础,首先利用FCM算法对SAR图像进行预分割,根据预分割结果标记SAR图像中的前景与背景集合,得到两组较为准确的GMM初始化参数,迭代求得能量函数的最小化,实现SAR图像前景区域与背景区域的自动分割;并结合二维熵算法滤除SAR图像中的阴影,分割出目标区域。实验表明,利用该方法可自动分割出SAR图像中的目标,且分割质量良好。     

一种高精度的TV-L~1光流算法

介绍了一种求解光流方程的新型数值方法。针对变分光流法无法有效检测由于间断、遮挡等造成的错误光流分量的缺陷,引入了光流有效性检测技术,同时提出了邻域修正法来修正错误分量。并采用结构纹理分解、加权中值滤波、金字塔等高效的光流技术,进一步增强了光流算法的精确性与实用性。     

变分法遥感影像人工地物自动检测

人工地物（建筑物、道路、桥梁等）检测是目标识别的一个重要组成部分。本文将人工地物检测转换为能量泛函数最优化问题。首先对遥感影像进行超像素分割,综合图像的颜色、纹理、梯度等信息,以超像素为单元计算图像的显著度信息,然后构建一个包含显著性约束、面积和边界约束、纹理约束及灰度方差约束的能量泛函数,通过变分法迭代求解能量泛函最小值,获取目标前景部分即为人工地物区域。本文以重庆和广东某地的遥感影像数据为例对算法进行验证,将其与常见的人工地物目标提取算法,如C-V模型、MRF模型,以及当下研究较为热门的深度学习算法进行对比。试验结果表明,该算法能有效地检测出遥感影像中的人工地物区域,并保证较低的误检率及漏检率。论文对该方法与深度学习方法进行了一定的分析对比。     

SAR Image Segmentation Based on Level Set With Stationary Global Minimum

In this letter, we propose a new level-set-based energy functional for the purpose of synthetic aperture radar (SAR) image segmentation into Gamma homogeneous regions. The segmentation of SAR images is a difficult problem due to the presence of speckles, which can be modeled as strong multiplicative noise. Our proposed energy functional is designed to get a stationary global minimum. As a result, the level set function that evolves by the Euler–Lagrange equation of the energy functional has a unique stationary convergence state. Moreover, it is easy to set a termination criterion on the curve evolution via a level set by using our energy functional. The experimental results on both synthetic and real SAR images demonstrate the effectiveness of our method.      

遥感影像变分Mask自适应匀光算法

针对Mask匀光法对低通滤波器及其尺寸参数依赖的问题,提出一种变分Mask自适应匀光算法。根据影像自身的先验信息,结合Mask数学模型构造变分能量函数,分别利用各向异性和各向同性全变分正则项约束理想影像和背景影像,采用分裂Bregman方法交替迭代求解,可同时获取最优化背景影像和理想影像。利用3幅光照不均匀的遥感影像进行实验并与3种不同滤波尺寸的Mask匀光法进行了比较,本文方法在目视效果和定量评价指标上均呈现明显的优势,在消除亮度不均的同时能够保持影像的纹理和细节信息。     

SAR图像河流分割的加权指数区域能量模型

传统主动轮廓模型很难实现精确的SAR图像河流分割。针对这一问题,本文提出了一种加权指数区域能量主动轮廓模型,以精确地提取SAR图像中的河流。该模型在Chan-Vese(CV)模型能量泛函中引入了指数区域能量,能更好地衡量分割图像和原始图像的差异程度,提高模型的分割准确性。此外,利用目标区域和背景区域内像素灰度的最大绝对差取代模型中常值区域能量权重,自适应地调节目标区域和背景区域的能量比重,加速曲线运动到目标区域的边缘,获得更高的分割效率。针对实际河流SAR图像进行了分割试验,结果表明:与传统主动轮廓模型相比,本文提出的模型能更快速、精确地分割SAR图像中的河流,在分割结果和分割效率两方面具有优势。     

一种基于单目视觉的无人机仿地飞行方法

仿地飞行对于无人机航测至关重要,能否相对地面保持稳定的航高直接关系到无人机在复杂地形区域的安全性和数据质量问题。本文提出一种基于单目视觉的无人机航高估计方法,通过光流法对无人机实时获取的视频进行跟踪和分析,提取运动信息以估算实时航高。试验结果表明,该方法能够快速、准确地估算无人机实时航高,在没有地表高程信息的情况下实现了自动仿地飞行。     

一种基于变分Retinex的遥感影像不均匀性校正方法

本文提出一种基于变分Retinex的遥感影像灰度不均匀性校正方法。该方法在Retinex框架上,利用变分最优化技术和投影归一化最速下降法求解成像瞬间的照度分布,并以此为基础对遥感影像的灰度不均匀性进行校正。为了提高运算效率,引入了多尺度数值求解的策略。利用模拟影像和真实影像进行了实验,并与传统方法进行了对比分析,结果表明,本文方法能够在消除影像灰度不均匀现象的同时,有效保持影像本身的色彩和细节信息,同时还具有较高的运算效率。     

Building roof modeling from airborne laser scanning data based on level set approach

This paper presents a novel approach to building roof modeling, including roof plane segmentation and roof model reconstruction, from airborne laser scanning data. Segmentation is performed by minimizing an energy function formulated as multiphase level set. The energy function is minimized when each segment corresponds to one or several roof plans of the same normal vector. With this formulation, maximum n regions are segmented at a time by applying log₂n level set functions. The roof ridges or step edges are then delineated by the union of the zero level contours of the level set functions. In the final step of segmentation, coplanar and parallel roof segments are separated into individual roof segments based on their connectivity and homogeneity. To reconstruct a 3D roof model, roof structure points are determined by intersecting adjacent roof segments or line segments of building boundary and then connected based on their topological relations inferred from the segmentation result. As a global solution to the segmentation problem, the proposed approach determines multiple roof segments at the same time, which leads to topological consistency among the segment boundaries. The paper describes the principle and solution of the multiphase level set approach and demonstrates its performance and properties with two airborne laser scanning data sets.