基于自适应注入模型的遥感图像融合方法

遥感图像融合的目的是融合高光谱分辨率、低空间分辨率的多光谱（MS）图像和高空间分辨率、低光谱分辨率的全色（PAN）图像,得到高光谱分辨率与高空间分辨率的融合图像。遥感图像的注入模型中如何确定注入细节及注入系数是该技术研究的关键。针对注入细节优化,先通过模拟MS传感器的特性来定义一种多尺度高斯滤波器,再用该滤波器卷积PAN图像以提取细节,得到与MS图像高度相关的细节。针对注入系数优化,综合考虑光谱信息与细节信息提出一种自适应的注入量系数。为更好地保留边缘信息,提出一种新的边缘保持权重矩阵,实现光谱信息与空间的双保真。将优化后的注入系数与注入细节相乘注入到上采样后的MS图像中,得到融合结果。对所提方法进行性能分析,并在各卫星数据集上进行大量测试,与一些先进的遥感图像融合方法进行对比,实验结果表明,所提方法在主观与综合客观指标上都能达到最优。      

基于多子块协同单尺度Retinex的浓雾图像增强

针对现有算法增强雾气分布不均匀的浓雾图像效果不理想的问题,提出了一种基于多子块协同单尺度Retinex的浓雾图像增强算法。该算法不同于传统的利用全局统计量获取动态截断值的Retinex算法,首先将图像划分为多个子块,计算出适合不同浓度雾气的动态截断值;然后,利用动态截断值对高频细节信息进行动态范围调整,得到多幅局部最优的图像;最后,融合多幅局部最优图像生成高质量的结果,从而实现浓雾图像每个区域细节的增强。实验结果表明,所提算法能够有效去除不均匀浓雾,并保证去雾后图像的亮度保持在适合人眼观察的范围。      

基于改进型Retinex算法的雾天图像增强技术

为增强雾天图像的对比度及颜色和亮度恒常性,提出了一种改进型Retinex算法雾天图像增强算法。使用改进的双边滤波器作为滤波函数,在保持边缘信息的同时去除噪声的干扰;并使用S型函数曲线对Retinex算法中对数域相减去除入射光分量的图像进行颜色恢复处理,增强整幅图像的对比度和感知特性,还原图像的色彩信息。实验结果表明,所提的改进算法能有效提高雾天图像的清晰度和对比度,相较原雾天图像清晰度提升约200%,标准差提升约110%,信息熵提升约10%。同时,可保持更加真实鲜艳的图像颜色,计算复杂度较低,满足实时性要求。      

基于U-net的紫外极光观测极光卵形态提取

极光卵形态提取是极光研究的重要手段.如何提高强干扰背景下的紫外极光图像极光卵形态提取精度，目前仍是一个难题.本文提出一种基于深度学习语义分割模型U-net的方法，实现了对极光卵形态的高精度提取.在Polar卫星紫外极光观测数据的实验结果表明，该方法相比于已有算法精度更高，对完整型极光卵和缺口型极光卵图像均能得到更加精确的提取结果，特别是针对强日辉干扰、灰度不均匀和对比度低情况下的紫外极光图像时，该方法显示了明显优势.      

小样本下基于孪生神经网络的柱塞泵故障诊断

针对目前基于深度神经网络的柱塞泵故障诊断方法在小样本条件下精度低、模型欠拟合问题,提出一种小样本条件下基于孪生神经网络的柱塞泵故障诊断方法。搭建了柱塞泵故障实验台,采集柱塞泵在不同健康状态下的壳体振动信号;使用由卷积层和池化层组成孪生子网络自适应地从原始振动信号中提取低维特征,使用欧式距离判定输入样本对的特征相似度;通过相似度对比的方法扩大训练样本数量并训练孪生神经网络模型;最后,对测试样本进行健康状态识别。实验结果表明：与传统深度神经相比,所提方法在小样本情况下具有更高的准确率。同时,多通道数据融合实验表明：所提方法能够从不同通道的信号中学习到有关故障信息,多通道数据融合可以进一步提高诊断准确率。     

面向星载应用的空间域四叉树层次化图像压缩算法

为满足卫星应用领域对高分辨率遥感图像实时传输与存储的要求，针对该类图像特征，提出基于空间域四叉树数据结构的图像数据亚采样与多模式自适应预测编码相结合的压缩算法。该算法使用四叉树数据结构与三种预测编码模式，针对图像块纹理差别，自适应地选取相应的亚采样与量化编码方式，通过采样方式与量化方式的变化，达到保存高分辨率遥感图像细节与小目标绝不丢失的要求，实现了对遥感图像中目标边缘和变化剧烈的细节的高保真效果，同JPEG相比，恢复图像峰值信噪更高、图像纹理细节保持能力更强。利用具有可编程序门阵列器件物理实现上述算法，获得高速图像压缩专用芯片，该芯片数据处理速度达到288Mbit／s，功耗低于1W。     

基于彩色三要素的无参考对比度失真图像质量评价方法

图像质量评价是图像处理领域中基本且具有挑战性的问题。对比度失真对图像质量的感知影响较大，目前针对对比度失真图像的无参考图像质量评价研究相对较少。基于此，提出了基于彩色三要素的无参考对比度失真图像质量评价方法，利用彩色三要素的亮度、色调和饱和度3个参数实现了对比度失真图像的质量评价方法。在亮度方面，提取矩特征及图像直方图与均匀分布之间的Kullback-Leibler散度特征。在色调和饱和度方面，分别在HSV空间的H和S通道中提取颜色加权局部二值模式(LBP)直方图特征。利用AdaBoosting BP神经网络训练预测模型。在5个标准图像数据库中进行广泛的实验分析和交叉验证，结果表明，所提方法与现有的对比度失真图像质量评价方法相比，性能有明显的提升。      

一种结合全局和局部相似性的小样本分割方法

针对小样本分割中如何提取支持图像和查询图像共性信息的问题，提出一种新的小样本分割模型，同时结合了全局相似性和局部相似性，实现了更具泛化能力的小样本分割。具体地，根据支持图像和查询图像全局特征和局部特征之间的相似性，提出了一种新型注意力谱生成器，进而实现查询图像的注意力谱生成和区域分割。所提注意力谱生成器包含2个级联模块:全局引导器和局部引导器。在全局引导器中，提出了一种新的基于指数函数的全局相似性度量，对查询图像特征和支持图像的全局特征进行关系建模，输出前景增强的查询图像特征。在局部引导器中，通过引入局部关系矩阵对支持图像特征和查询图像特征之间的局部相似性进行建模，得到与类别无关的注意力谱。在Pascal-5i数据集上做了大量的实验，在1-shot设定下mIoU达到了59.9%，5-shot设定下mIoU达到了61.9%，均优于现有方法。      

基于收缩场学习的Retinex低照度图像增强

为增强低照度图像和抑制噪声，提出了一种通过学习收缩场（SF）改进Retinex分解的图像增强方法。首先，构造新的目标函数，在正则项中引入2组不同的高阶滤波器分别约束未知的反射图和照明图。高阶滤波器可以学习到多种激活模式，有利于在恢复反射图的同时抑制噪声污染。然后，在优化目标函数时通过求解收缩场更新隐变量，参数化的压缩函数可以自适应地调整相应滤波器在反射图和照明图上的响应。最后，在每个级联内更新照明图之前，嵌入一个辅助的收缩场，以抑制噪声和不良伪影的传播，从而更精确地估计照明图。实验结果表明，所提方法取得的峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM）均高于当前最新的低照度图像增强方法。      

基于条件生成对抗网络的HDR图像生成方法

高动态范围（HDR）图像相比低动态范围（LDR）图像有更宽的色域和更高的亮度范围,更符合人眼视觉效果,但由于目前的图像采集设备大都是LDR设备,导致HDR图像资源匮乏,解决该问题的一种有效途径是通过逆色调映射将LDR图像映射为HDR图像。提出了一种基于条件生成对抗网络（CGAN）的逆色调映射算法,以重建HDR图像。为此,设计了基于多分支的生成对抗网络与基于鉴别块的鉴别网络,并利用CGAN的数据生成能力和特征提取能力,将单张LDR图像从BT.709色域映射到对应的BT.2020色域。实验结果表明:与现有方法相比,所提出的网络能够获得更高的客观与主观质量,特别是针对低色域中的模糊区域,所提方法能够重建出更清晰的纹理与细节。      

基于卫星遥感的岛礁影像多类目标智能化提取

卫星遥感影像具有背景复杂、目标尺度不一、观测方向各异、纹理不清晰等特点，主流的深度学习目标检测算法不能直接适用于卫星遥感影像的目标检测。改进了RetinaNet，使其适用于卫星遥感影像。首先设计了一种新的特征融合方式，融合ResNet50输出的特征图，使得融合后的特征图同时具有高层语义信息和低层纹理细节信息。为了减弱遥感影像复杂背景对目标特征的影响，设计了特征感知模块，在减弱噪声对特征图影响的同时增强有用特征。挑选DOTA数据集中船只、飞机和存储罐图像进行训练和测试。改进的算法与RetinaNet相比，飞机、船只和存储罐的平均精度分别提高了41%、25%、24%。基于高分二号卫星（GF 2）真实影像数据的试验结果表明，提出的算法能够用于卫星遥感岛礁影像的多类目标智能化提取。     

多场景高分辨率遥感图像快速拼接技术

光学遥感卫星拍摄过程中大视场与高分辨率间的相互矛盾，引起国内外研究人员的广泛关注。提出一种基于相机参数保持的快速拼接算法。该方法对高分辨率图像进行降采样处理，利用降分辨率图像的配准信息恢复相机参数，能够改进拼接过程，提高拼接效率。实验结果表明，相对于传统拼接方法，该算法能够将配准时间缩短2倍以上，将遥感图像的拼接质量提升5%~35%， 适用于建筑、森林、农田、湖泊四类场景。通过对存在噪声、亮度差异及不同模糊程度的遥感图像进行拼接实验，验证了该方法的鲁棒性和可行性。     

利用偏振图像加权融合及CLAHE算法的水下成像方法

针对传统基于偏振差分原理的水下光学成像方法中目标退偏振特性差异引起的图像中局部反射光损失的问题,本文提出了基于偏振图像加权融合与限制对比度自适应直方图均衡（Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization, CLAHE）算法的水下成像方法。一方面,将原始水下图像分解为偏振光强图像和非偏振光强图像,根据不同退偏振特性目标在两幅图像中的灰度值分布特点,设计相应的权重因子,对两幅图像进行加权融合。从而实现在压缩原始水下图像中散射光的同时,保留更多目标反射光,提升整体目标反射光在融合图像中所占的比例。另一方面,为了进一步提升融合图像的对比度,利用限制对比度自适应直方图均衡算法对融合图像进行处理。该算法能够在提升融合图像对比度的同时,有效避免图像噪声的放大。实验结果表明,相比于传统的偏振差分方法以及独立的直方图均衡化算法,本文提出的算法能够有效提升水下图像的清晰度和对比度。     

基于倒置残差注意力的无人机航拍图像小目标检测

针对无人机航拍图像背景复杂、小尺寸目标较多等问题,提出了一种基于倒置残差注意力的无人机航拍图像小目标检测算法。在主干网络部分嵌入倒置残差模块与倒置残差注意力模块,利用低维向高维的特征信息映射,获得丰富的小目标空间信息和深层语义信息,提升小目标的检测精度;在特征融合部分设计多尺度特征融合模块,融合浅层空间信息和深层语义信息,并生成4个不同感受野的检测头,提升模型对小尺寸目标的识别能力,减少小目标的漏检;设计马赛克混合数据增强方法,建立数据之间的线性关系,增加图像背景复杂度,提升算法的鲁棒性。在VisDrone数据集上的实验结果表明：所提模型的平均精度均值比DSHNet模型提升了1.2%,有效改善了无人机航拍图像小目标漏检、误检的问题。     

基于流的遥感图像超分辨率重建

为了提高遥感图像超分辨率重建的质量，提出了一种基于流的遥感图像重建算法。首先，在Glow模型的基础上引入改进后的RRDB架构用于低分辨率图像特征提取，通过构建更多层和连接以提升训练的稳定性。然后，以一种纯数据驱动的流模型来训练分布的参数，通过最大化负的对数似然的方法进行优化，得到该算法的损失函数。实验证明该模型在网络训练过程中能够快速达到稳定收敛的状态，且具有很强的泛化能力。用重建出的图像质量对比SRCNN、SRGAN、ESRGAN，经过测试后发现，提出的算法远远优于SRCNN算法，与其他算法相比也有明显优势。重建出的图像不仅在指标上有所提升，例如与SRCNN相比，PSRN和SSIM分别提升了15%和40%，且人眼观察时有更高的清晰度，高频细节更为丰富。