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图像压缩感知的特征域优化及自注意力增强神经网络重构算法 被引量:8
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作者 陈文俊 杨春玲 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期2629-2637,共9页
现有的图像压缩感知(Image Compressive Sensing,ICS)优化启发网络沿用了传统算法的像素域优化思想,构建了像素域的图像信息流动通道,而没有充分利用卷积神经网络所提取的图像特征中的信息.对此,本文提出了在特征域构建信息流的思想,并... 现有的图像压缩感知(Image Compressive Sensing,ICS)优化启发网络沿用了传统算法的像素域优化思想,构建了像素域的图像信息流动通道,而没有充分利用卷积神经网络所提取的图像特征中的信息.对此,本文提出了在特征域构建信息流的思想,并设计了一种特征域优化启发ICS网络(Feature-Space Optimization-Inspired Network,FSOINet)以实现该思想.考虑到卷积操作感受野较小,本文通过将自注意力模块引入FSOINet以更高效地利用图像非局部自相似性,进一步提高重构质量,我们将其命名为FSOINet+.此外,本文还提出把迁移学习策略应用于不同采样率图像压缩感知重构网络训练中,提高网络学习效率与重构质量.仿真实验表明,本文所提出的网络在峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio,PSNR)、结构相似性(Structural Similarity Index Measure,SSIM)与视觉效果上都优于现有的最优ICS重构方法,FSOINet与FSOINet+在Set11数据集上与OPINENet+相比重构图像PSNR分别平均提升了1.04 dB和1.27 dB. 展开更多
关键词 图像压缩感知 深度学习 卷积神经网络 自注意力 图像重构 迁移学习
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基于SPL迭代思想的图像压缩感知重构神经网络 被引量:6
2
作者 裴翰奇 杨春玲 +1 位作者 魏志超 曹燕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1195-1203,共9页
由于神经网络强大的学习能力与快速的运行速度,近年来基于深度学习的图像压缩感知(Image Compressive Sensing,ICS)研究备受关注.然而,大多数现有ICS神经网络的结构设计忽略了传统迭代重构算法中的数学理论基础,无法有效利用信号中的先... 由于神经网络强大的学习能力与快速的运行速度,近年来基于深度学习的图像压缩感知(Image Compressive Sensing,ICS)研究备受关注.然而,大多数现有ICS神经网络的结构设计忽略了传统迭代重构算法中的数学理论基础,无法有效利用信号中的先验结构知识,可解释性较差.为了保留优化算法核心思想并同时利用深度学习的高性能,本文使用可学习的卷积层替代了传统平滑投影Landweber算法(Smooth Projected Landweber,SPL)中的人工设计参数,提出一种新型ICS神经网络SPLNet.在SPLNet中,设计了一个独特的网络结构SPLBlock实现SPL迭代过程中的三个核心步骤:(1)去除块效应的维纳滤波器;(2)在凸投影集合上的近似操作;(3)实现稀疏表示及去噪的变换域双变量收缩.仿真实验结果表明:与现有最优的ICS优化迭代算法GSR相比,SPLNet的重构图像平均PSNR提升了0.78dB;与最优的神经网络框架SCSNet相比,SPLNet的重构图像平均PSNR提升了0.92dB. 展开更多
关键词 压缩感知 图像压缩感知 深度网络 卷积神经网络 图像采样 图像重构
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分块压缩感知编码的重建图像改进算法
3
作者 李高平 苗加庆 邱治邦 《西南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期75-83,共9页
针对待编码图像分块实施压缩感知编码重建过程耗时较长问题,不是按照观测值与观测矩阵之间的关系来设计重建算法,而是在重建时先建立码书,然后直接从它中搜索出观测值意义下均方误差最小的最佳匹配块,作为重建图像子块.为了减少搜索范围... 针对待编码图像分块实施压缩感知编码重建过程耗时较长问题,不是按照观测值与观测矩阵之间的关系来设计重建算法,而是在重建时先建立码书,然后直接从它中搜索出观测值意义下均方误差最小的最佳匹配块,作为重建图像子块.为了减少搜索范围,设置了剔除条件,设计出一个在码书中搜索最佳匹配块的限制搜索空间算法.四幅图像的仿真结果表明,重建图像质量对构成码书的原始图像不是特别敏感,具有一定的鲁棒性.它确实能够在重建图像质量有一定降低的情况下,其平均重建时间仅为正交匹配追踪算法的13.6%(16×16分块)与0.05%(32×32分块),为实时重建提供了一个较好的候选算法. 展开更多
关键词 图像重建 图像压缩感知 码书 分块压缩感知
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视觉显著性导向的图像压缩感知测量与重建 被引量:4
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作者 李然 李艳灵 +1 位作者 崔子冠 朱秀昌 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期13-18,53,共7页
提出利用视觉显著性指导图像压缩感知的自适应测量与重建的算法.考虑到感知端不可负载过多的计算量,采用亮度对比度计算输入全采样图像的显著度,并根据块显著度实现自适应测量;重建端利用动态变化的块测量率重新估算块显著度,并以此加... 提出利用视觉显著性指导图像压缩感知的自适应测量与重建的算法.考虑到感知端不可负载过多的计算量,采用亮度对比度计算输入全采样图像的显著度,并根据块显著度实现自适应测量;重建端利用动态变化的块测量率重新估算块显著度,并以此加权重建模型的目标函数,集中优化高显著块.实验结果表明:与传统算法相比,所提算法重建图像的整体客观质量更优,且可更好地保护边缘与纹理等重要细节,主观视觉质量良好,同时保证了较低的测量与重建计算复杂度. 展开更多
关键词 图像压缩感知 视觉显著性 亮度对比 自适应测量 显著加权重建
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基于残差学习的多阶段图像压缩感知神经网络 被引量:3
5
作者 杨春玲 裴翰奇 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期82-91,共10页
在传统的图像压缩感知研究中存在两个主要问题:在采样端,传统的线性采样方式存在一定程度的局限性;在重构端,传统的优化重构算法有着高耗时的缺陷。新发展的图像压缩感知神经网络框架虽然很好地解决了重构速度问题,但重构效果一般。为... 在传统的图像压缩感知研究中存在两个主要问题:在采样端,传统的线性采样方式存在一定程度的局限性;在重构端,传统的优化重构算法有着高耗时的缺陷。新发展的图像压缩感知神经网络框架虽然很好地解决了重构速度问题,但重构效果一般。为了解决上述问题,文中提出一种基于残差学习的多阶段图像压缩感知网络——MSResICS,其中具体包含3个子网络:采样子网络,初始重构子网络与图像增强子网络。在观测端,提出的非线性采样子网络,利用残差学习打破了传统采样方法的局限性,在采样值中保留了更加丰富的图像信息;在重构端,通过引入插值卷积,初始重构子网络从采样值中进行特征整合以获取质量优良的初始重构图像,最终利用残差学习与插值卷积,提出多阶段图像增强子网络以进一步细化重建图像,提升最终效果。大量仿真实验结果表明,与现有最优的图像压缩感知重构算法相比,MSResICS拥有更加优良的图像压缩感知重构精度。 展开更多
关键词 图像压缩感知 残差学习 深度网络 采样机制
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纹理对比度导向的图像自适应压缩感知测量方法 被引量:3
6
作者 李然 葛悦 +2 位作者 曾豫 孙艳歌 朱秀昌 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期87-94,共8页
压缩感知以部分随机变换代替全变换,仍可确保图像的高精度复原,可用于铁路系统中无线监控终端实现低复杂图像编码。传统图像压缩感知以相同的测量率实施分块测量,而由于分块稀疏度不同,常导致重建图像具有块效应,无法确保良好的率失真... 压缩感知以部分随机变换代替全变换,仍可确保图像的高精度复原,可用于铁路系统中无线监控终端实现低复杂图像编码。传统图像压缩感知以相同的测量率实施分块测量,而由于分块稀疏度不同,常导致重建图像具有块效应,无法确保良好的率失真性能。为了解决该问题,本文提出利用图像纹理特征引导图像压缩感知,在感知端实施自适应测量。利用像素八连通区域内的最大梯度度量各像素的纹理变化程度,生成纹理特征图,利用纹理特征图计算各块纹理对比度,并以此为依据自适应设定各块的测量率,以块纹理对比度加权图像重建模型的目的函数,集中优化纹理细节的区域。实验结果表明,与由块方差、边缘特征主导的自适应测量方法相比,本文所提算法可确保较好的重建图像主观视觉质量,且率失真性能优于传统压缩感知重建算法。 展开更多
关键词 图像压缩感知 自适应测量 纹理对比度 自适应全局重建
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方向提升小波变换域稀疏滤波的自然图像贝叶斯压缩感知 被引量:2
7
作者 侯兴松 张兰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期15-21,共7页
针对压缩感知(CS)重构算法在实际应用中自然图像的小波变换系数往往无法稀疏的问题,提出了一种方向提升小波变换(DLWT)域稀疏滤波的自然图像贝叶斯压缩感知算法(DLWT-SFTSW-BCS)。首先对自然图像进行方向提升小波变换得到小波变换系数;... 针对压缩感知(CS)重构算法在实际应用中自然图像的小波变换系数往往无法稀疏的问题,提出了一种方向提升小波变换(DLWT)域稀疏滤波的自然图像贝叶斯压缩感知算法(DLWT-SFTSW-BCS)。首先对自然图像进行方向提升小波变换得到小波变换系数;然后在随机测量之前利用稀疏滤波切除小系数,消除了小系数对大系数重构时的混叠干扰;最后结合小波树结构的贝叶斯压缩感知重构算法得到自然图像的重构图像。实验结果表明,与仅利用尺度间相关性的小波树结构的压缩感知重构算法相比,DLWT-SF-TSW-BCS算法的重构峰值信噪比最大可提高10dB。 展开更多
关键词 图像 压缩感知 贝叶斯 方向提升小波变换 稀疏滤波 混叠 尺度间相关性
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输电铁塔SAR图像检测的先验驱动恒虚警算法 被引量:1
8
作者 刘晓伟 张雪峰 +2 位作者 龚浩 芦晟陶 周赞东 《电力科学与技术学报》 CAS 2013年第1期75-80,共6页
提出一种基于先验驱动的恒虚警目标检测算法,用于高分辨率输电线走廊电力塔SAR图像的检测.根据压缩感知的方法对背景杂波进行重建,采用矩估计的方法对分布参数进行估计并计算出CFAR阈值,通过OS-CFAR的方法进行检测,以输电线走廊的遥感... 提出一种基于先验驱动的恒虚警目标检测算法,用于高分辨率输电线走廊电力塔SAR图像的检测.根据压缩感知的方法对背景杂波进行重建,采用矩估计的方法对分布参数进行估计并计算出CFAR阈值,通过OS-CFAR的方法进行检测,以输电线走廊的遥感特征为先验对检测结果进行后处理,消除虚警现象的影响从而获得最终的检测结果.试验结果表明,该算法可以很好地实现对输电线走廊电力塔目标的检测. 展开更多
关键词 恒虚警 输电线走廊 SAR图像 压缩感知
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特征域近端高维梯度下降图像压缩感知重构网络 被引量:2
9
作者 杨春玲 梁梓文 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期119-130,共12页
压缩感知理论可以被用于解决信源采集设备计算资源受限的问题,但信号重构过程存在不确定性。传统的重构算法计算复杂度高,难以在实际中应用。近期,基于深度学习的重构算法打破传统算法的局限性,以其速度快、质量高等特点受到了广泛关注... 压缩感知理论可以被用于解决信源采集设备计算资源受限的问题,但信号重构过程存在不确定性。传统的重构算法计算复杂度高,难以在实际中应用。近期,基于深度学习的重构算法打破传统算法的局限性,以其速度快、质量高等特点受到了广泛关注。现有的深度学习重构算法可以划分为“黑盒子”以及基于优化启发网络两种类型。与“黑盒子”式的网络结构相比,基于优化启发的深度网络更容易获得高精度的恢复,同时也更具可解释性。然而现有基于优化启发的图像压缩感知重构网络在每个优化阶段仅学习单一梯度,存在测量值信息利用不足、难以准确地学习梯度等缺点,限制了重构性能的提升。为了更充分地利用测量值信息,降低梯度学习的难度,本文提出了高维空间梯度学习思想,实现更准确的梯度回归。在此基础上,本文提出了特征域近端高维梯度下降(FPHGD)算法,并设计了实现该算法的深度神经网络(FPHGD-Net)以获得高精度图像重构结果。此外,本文设计了3种不同复杂度的深度空间近端映射网络结构,以满足不同的应用条件,按空间复杂度从低到高,相应模型分别为FPHGD-Net-Tiny、FPHGD-Net、FPHGD-NetPlus。实验结果表明,与OPINE-Net+相比,所提3种模型在Set11数据上的平均PSNR分别提升1.34、1.51和1.88 dB,并且在重构视觉效果上,能够恢复出更丰富的图像细节。 展开更多
关键词 图像压缩感知 深度学习 图像恢复 卷积网络 近端梯度下降
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双U型门控网络融合非局部先验的图像压缩感知重建方法
10
作者 林乐平 胡尚鋆 欧阳宁 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第11期3509-3514,共6页
针对目前基于非迭代式网络的图像压缩感知重建方法存在着细节处理能力不足以及测量值利用不充分的问题,提出了一种双U型门控网络(dual U-shaped gated network, DUGN)用于图像压缩感知重建。该方法在原有的U型结构网络的基础上进行了改... 针对目前基于非迭代式网络的图像压缩感知重建方法存在着细节处理能力不足以及测量值利用不充分的问题,提出了一种双U型门控网络(dual U-shaped gated network, DUGN)用于图像压缩感知重建。该方法在原有的U型结构网络的基础上进行了改进,提升了U型结构网络在压缩感知任务中的学习能力。在测量值的利用上,结合交叉注意力机制,提出了一种测量值非局部融合模块(measurements non-local fusion, MNLF),用于将测量值中的非局部信息融合到深层网络中,指导网络进行重建,提升模型性能。此外,在基本模块的设计上,提出了窗口门控网络模块(window gated network, WGN),增强了网络的细节处理能力。实验结果表明,与已有的压缩感知重建方法相比,DUGN在Set11数据集上有着更高的PSNR和SSIM,且在图像重建的真实性上有着更好的表现。 展开更多
关键词 图像压缩感知重建 非局部先验 U型网络 门控网络
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基于广义拉普拉斯分布的图像压缩感知重构 被引量:3
11
作者 何宜宝 毕笃彦 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期3196-3202,共7页
针对图像压缩感知重构问题,构建图像小波系数的广义拉普拉斯统计模型。首先通过对典型图像小波系数的直方图统计,以广义拉普拉斯分布拟合图像小波系数的先验概率密度,用KL散度法求得广义拉普拉斯分布的参数。然后基于贝叶斯准则,通过取... 针对图像压缩感知重构问题,构建图像小波系数的广义拉普拉斯统计模型。首先通过对典型图像小波系数的直方图统计,以广义拉普拉斯分布拟合图像小波系数的先验概率密度,用KL散度法求得广义拉普拉斯分布的参数。然后基于贝叶斯准则,通过取对数,将稀疏系数的最大后验概率估计问题转化为p范数优化问题,其中p的取值由待重构的图像所决定,即为该图像小波系数对应的广义拉普拉斯分布的形状参数。最后由非凸优化法求解得到图像的小波系数,并实现图像的重构。实验结果表明:对于简单稀疏信号,该方法重构成功率明显高于经典的BP和OMP法;对于测试图像的小波系数信号,所提方法能够自适应地精确重构原始图像。 展开更多
关键词 图像压缩感知 先验分布 广义拉普拉斯分布 非凸优化
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基于小波树结构和迭代收缩的图像压缩感知算法研究 被引量:10
12
作者 练秋生 肖莹 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期967-971,共5页
模型化压缩感知图像重构在标准压缩感知重构的基础上利用了小波树结构的先验知识,分别用贪婪树逼近和最优树逼近的方法求解重构优化问题。该文以模型化压缩感知重构中已有的小波树结构为基础,依据对大量自然图像小波系数关系的统计结果... 模型化压缩感知图像重构在标准压缩感知重构的基础上利用了小波树结构的先验知识,分别用贪婪树逼近和最优树逼近的方法求解重构优化问题。该文以模型化压缩感知重构中已有的小波树结构为基础,依据对大量自然图像小波系数关系的统计结果,提出了基于相邻系数、父系数与子系数之间统计相依关系的小波系数合理树结构,并结合小波系数合理树结构的思想,改进了普通迭代硬阈值压缩感知图像重构算法和基于最优树的模型化压缩感知图像重构算法。实验结果表明,该文算法能获得更高的图像重构质量。 展开更多
关键词 图像压缩感知 贪婪树结构 最优树结构 模型化压缩感知 迭代硬阈值重构
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基于块稀疏表达模式的高光谱图像压缩 被引量:2
13
作者 种衍文 郑炜玲 潘少明 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期60-65,72,共7页
针对高光谱图像压缩算法存在的解码端计算复杂度高,且没有充分考虑高光谱图像结构特征信息等问题,提出了一种基于块稀疏表达模式的高光谱图像压缩方法.主要通过在编码端利用结构字典对稀疏系数进行结构化压缩编码,避免解码端非线性重构... 针对高光谱图像压缩算法存在的解码端计算复杂度高,且没有充分考虑高光谱图像结构特征信息等问题,提出了一种基于块稀疏表达模式的高光谱图像压缩方法.主要通过在编码端利用结构字典对稀疏系数进行结构化压缩编码,避免解码端非线性重构,以达到缩短高光谱图像重构时间的目的.实验证明该方法在压缩比较低(0.015 9)时依然能获得较高的重构精度(峰值信噪比为22.240 3,结构相似度为0.511 4). 展开更多
关键词 高光谱图像压缩 结构化压缩感知 结构字典 稀疏表示 块稀疏表达模式
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压缩感知苹果图像并行快速重构方法研究 被引量:6
14
作者 代媛 何东健 杨龙 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期72-78,共7页
针对压缩感知重构算法耗时长而影响苹果图像快速获取这一问题,分析了二维正交匹配跟踪重构算法的并行性,借助GPU通用并行计算平台,利用CUDA技术,设计其对应的并行化重构算法,从而得到快速的苹果图像重构方法。实验结果表明,并行化的算... 针对压缩感知重构算法耗时长而影响苹果图像快速获取这一问题,分析了二维正交匹配跟踪重构算法的并行性,借助GPU通用并行计算平台,利用CUDA技术,设计其对应的并行化重构算法,从而得到快速的苹果图像重构方法。实验结果表明,并行化的算法可将苹果图像重构效率提高16~35倍,能在数秒内恢复原始图像,为压缩感知应用到果园远程实时监控及基于图像的苹果质量快速检测与分类等场合提供条件。 展开更多
关键词 苹果 图像重构 压缩感知 二维正交匹配跟踪算法 并行计算
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基于分割先验图像多能CT重建算法
15
作者 赵金龙 刘祎 +1 位作者 桂志国 任时磊 《激光杂志》 CAS 北大核心 2021年第3期120-125,共6页
固定电压CT成像系统动态范围有限,照射复杂工件时产生的投影极易出现欠曝光、过曝光现象,从而导致有效投影的缺失。为解决投影不完备问题研究了基于分割先验图像多能CT重建算法。该方法首先采用ART-TV算法对最低能量的投影进行重建,并... 固定电压CT成像系统动态范围有限,照射复杂工件时产生的投影极易出现欠曝光、过曝光现象,从而导致有效投影的缺失。为解决投影不完备问题研究了基于分割先验图像多能CT重建算法。该方法首先采用ART-TV算法对最低能量的投影进行重建,并对重建结果进行分割,截取与高能重建图像相似部分做为先验图像,以先验图像约束的压缩感知算法对邻近高能投影重建,重建结果再次进行分割后截取先验图像,重复上述步骤直至最高能量完成重建。仿真实验表明:和传统的多能重建方法相比,研究的方法在完整重建复杂结构工件基础上有效地减少伪影,提高图像像素的稳定性,在主观视觉感受和客观评价参数均有一定的进步。 展开更多
关键词 关键有效投影 先验图像约束压缩感知 先验图像 阈值分割 多能CT
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基于先验图像约束压缩感知多能CT重建算法
16
作者 赵金龙 刘祎 +1 位作者 桂志国 杨一鸣 《中北大学学报(自然科学版)》 CAS 2020年第4期331-336,358,共7页
由不同材质构成且材质之间密度相差较大的工件进行单一能量CT重建时无法获取完整内部结构.为获得结构信息完整的高质量CT重建图像,研究了基于先验图像压缩感知多能重建方法.首先从低到高依次采集多个能量下的投影数据,并用凸集投影-全... 由不同材质构成且材质之间密度相差较大的工件进行单一能量CT重建时无法获取完整内部结构.为获得结构信息完整的高质量CT重建图像,研究了基于先验图像压缩感知多能重建方法.首先从低到高依次采集多个能量下的投影数据,并用凸集投影-全变分最小化(POCS-TVM)算法对最低能量的投影数据进行CT重建,然后,将重建好的图像作为先验信息,利用先验图像压缩感知算法(PICCS)对下一组能量下的投影进行重建,重建后的图像再次作为新的先验信息重复以上步骤,依此类推直到最高能量的数据重建,以此达到完整重建.结果表明该方法可以有效减少因投影缺失而导致的伪影并保护低密度边缘. 展开更多
关键词 先验图像压缩感知 有效投影 先验图像 多能CT POCS-TVM算法
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