多光谱透射图像增强与低光照图像恢复算法研究

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多光谱图像的边缘信息在很多疾病的前期检查占有重要作用,如乳腺肿瘤的前期筛查,以及相关皮肤疾病的检查,都是通过对多光谱图像边缘信息的提取,去除部分不相关细节位置信息,同时保留多光谱图像的重要特征属性来大幅度地减少数据量提高筛查效率。但多光谱透射在成像过程中,由于生物组织的强散射和强吸收性会导致透射图像信号微弱、信噪比低以及边缘模糊不清等问题,给后续的异质体检测工作带来较大难度,难以实现准确的早期病变筛查,所以针对多光谱透射图像研究如何提高其质量具有重要的研究意义和潜在价值。
  提高多光谱图像质量是多光谱图像的应用前提,在该方向上的研究一般分为两个方面:一是在图像采集阶段提高图像采集系统的精度,二是在预处理阶段使用多种算法处理以增强图像,本课题基于第二个方向展开研究探索,完成了以下主要内容:
  (1)基于改进Canny算子的多光谱图像边缘检测算法。边缘检测的方法有很多种经典的检测算子,但它们都对噪声比较敏感,容易出现伪边缘影响检测效果。相比上前面几种算法,Canny算子不仅有较高的信噪比,还能提高检测精确率。在了解Canny检测算法的原理基础上,对传统算法进行改进。在多光谱图像进行高斯滤波混合增强操作之后,然后通过增大sobel算子的尺寸获取更多的边缘位置信息,再对多光谱透射图像进行非极大值抑制和双阈值处理等操作,改善边缘连接度和伪边缘点的去除效果。
  (2)将帧累加技术和log检测算子结合提出了一种新的图像联合增强算法。实验表明,经由该联合增强算法处理后的多光谱图像峰值信噪比(PSNR)提高到52.257db,比原图信噪比提高了1.515db,比只经滤波处理的图像高出1.386db,且保留了更多的图像边缘细节,同时图像边缘对比度得到明显提升。通过与其他传统算法对比发现,无论是异质体位置以及异质体周围边缘信息的体现,都明显优于其他算法,图像整体质量得到提高。
  (3)提出了一种基于帧累加技术和改进MSRCR算法的低光照图像色彩恢复算法,将获取到的低光照图像首先进行帧累加处理,其次对Retinex理论获取到的反射分量进行了双边滤波,将此算法与帧累加技术结合,通过对比实验发现,该算法在一定程度上了削弱了光圈现象的产生,同时在色彩饱和度,边缘对比度以及清晰度等都有明显改善,其恢复效果明显优于传统的MSRCR算法,低光照图像质量得到显著提高。
  在未来的多光谱图像增强算法研究中,本文提出的多光谱透射图像增强算法为其进一步研究提供了一定得基础和参考。
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