基于分数阶微积分的数字图像去噪与增强算法研究

【摘要】图像处理的研究,满足了信息社会对计算机和多媒体的要求。作为图像处理的两个重要分支,图像的去噪和增强已经成为相当活跃的研究领域,其研究目的就是要改善图像的质量,突出图像中重要的细节信息,以满足人们在日常生活和学习研究中的需求。本论文主要研究了在分数阶微积分理论框架下进行图像去噪和增强的方法以及在此基础上的改进算法,对基于分数阶微积分的图像处理方法中的一系列难点问题进行了讨论,并提出了相应的解决方法。本文的主要工作与结论如下：(1)对基于分数阶积分的图像去噪算法进行讨论与研究。在此基础之上,提出了一种中值滤波与分数阶积分相结合的自适应去噪算法。该算法利用自适应中值滤波算法(ranked-orderbasedadaptivemedianfilter,RAMF)中的噪声判别条件来检测噪声点,然后利用“噪声边缘判别函数”对其中的可疑噪声点进行二次检测,同时依据图像的局部结构特征和统计信息构造自适应的分数阶阶次,最后用自适应的分数阶积分掩模对检测出的噪声点进行滤波处理。实验结果表明,该算法对高斯噪声和椒盐噪声均具有良好的去噪性能,与传统去噪算法相比,该算法不仅可以提高图像的信噪比,降低图像的均方误差,而且在去除噪声的同时能更好地保留图像边缘纹理等细节信息。(2)对基于分数阶微分的图像增强算法进行讨论与研究。引入图像的局部均值和局部标准差,用这两个参量来界定图像中需要增强的区域和不需要增强的区域,再结合分数阶微分理论,提出基于分数阶微分的改进的增强算法。实验结果表明,该算法与传统方法相比具有更好的增强效果,并且有效保留了图像的纹理细节信息,增强以后的图像的熵值也被提高。(3)结合分数阶积分和分数阶微分对图像处理的高精度性和实效性,提出了一种基于分数阶微积分的图像去噪增强算法,实验结果表明,该算法在去除噪声的同时,可以增强图像的边缘细节纹理信息,实现了含噪图像的同步去噪与增强。
【作者】余婷；
【导师】马瑜；
【作者基本信息】宁夏大学，电路与系统，2014，硕士
【关键词】分数阶微积分；分数阶积分；分数阶微分；图像去噪；图像增强；图像去噪增强；

【参考文献】
[1]梁明国.烟台BW机械有限公司发展战略研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2012,硕士.
[2]魏欢.艺术设计类专业群课程体系、教学内容改革的整体优化研究[J].艺术科技,2013,12:383-384.
[3]唐小梅.供应链金融运作模式探讨[D].湖南师范大学,MBA（专业学位）,2014,硕士.
[4]史振威.独立成分分析的若干算法及其应用研究[D].大连理工大学,2005.
[5]朱前线.以网格技术为基础的数据挖掘技术在分布式的选择性信息汇集过程中的应用研究[D].武汉理工大学,2005.
[6]张志跃,巩秀花,蔡文博.舰船大功率柴油机数值数据库检索系统研究[J].舰船科学技术.1993(05)
[7]杨娜.中英养老保险制度改革比较研究[D].上海工程技术大学,社会保障,2010,硕士.
[8]黄河.北方高层住宅自然通风评价方法研究[D].清华大学,土木工程,2013,硕士.
[9]娄东华.分子模拟研究骨形态发生蛋白在聚乳酸及其共聚物材料表面的吸附行为[D].浙江理工大学,2013.
[10]王华忠,俞金寿.统计学习理论与支持向量机在过程控制中的应用[J].化工自动化及仪表,2004,05:1-6.
[11]冯曦.市场竞争，产权性质与企业过度投资行为研究[D].华中科技大学,金融,2013,硕士.
[12]朱秀丛.山东高校科技成果转化现状与对策分析[D].山东师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[13]丛森.基于DSP的图像采集处理系统[D].沈阳工业大学,检测技术及自动化装置,2003,硕士.
[14]任冬飞.FGFR1，AIB1在乳腺浸润性导管癌中的表达及相关性研究[D].河北医科大学,肿瘤学,2014,硕士.
[15]支双双.相控阵雷达欺骗干扰研究[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[16]杨涛.基于DMD的计算全息再现研究[D].苏州大学,光学,2014,硕士.
[17]吴广盛.京沪高铁蕴藻浜桥跨既有铁路施工安全风险管理研究[D].西南交通大学,项目管理,2013,硕士.
[18]程雪松.基于Struts2的操作系统课程网站的设计与实现[D].安徽大学,软件工程,2013,硕士.
[19]詹晖.电磁场数值计算中的时域多分辨方法[D].西安电子科技大学,无线电物理,2004,硕士.
[20]田忠诚.锰矿泥浮选[J].中国锰业.1984(02)
[21]王璞.关于利用社交网络作为载体传播宜都民俗文化的思考[D].华中师范大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[22]王兴龙.采暖地区居住建筑内部得热量研究[D].西安建筑科技大学,建筑技术科学,2013,硕士.
[23]张超.掺镱光放大模块的驱动控制电路设计与实现[D].西南交通大学,集成电路工程,2014,硕士.
[24]丁辉.基于角色的协同模糊综合评判[J].计算机应用,2005,08:1840-1842+1852.
[25]张广亮.基于GIS网络分析的城市公园绿地可达性研究[D].河南农业大学,森林经理学,2012,硕士.
[26]徐飞.论马克思主义自由观[D].西北大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[27]张莹.论《纽约三部曲》对传统侦探小说的颠覆[D].辽宁大学,英语语言文学,2012,硕士.
[28]余建伟.随班就读轻度智障学生师生互动关系研究[D].华东师范大学,特殊教育学,2013,硕士.
[29]陈占杰.冷轧深冲板成形性能研究[D].东北大学,材料加工工程,2010,硕士.
[30]邵建林,史定华,王翼飞.贝叶斯神经网络在生物序列分析中的应用[J].自然杂志,2004,02:108-111.
[31]林珊珊.抵抗素在伴高脂血症性急性坏死性胰腺炎大鼠发病中的作用[D].福建医科大学,内科学,2014,硕士.
[32]李春华.益心康汤剂治疗高血压左心室肥厚的临床研究[D].黑龙江中医药大学,中医内科学,2004,硕士.
[33]赵颜忠.精氨酸修饰的羟基磷灰石纳米基因载体的研究[D].中南大学,材料学,2014,博士.
[34]姜艺浓.文革时期景德镇的毛泽东瓷雕艺术研究[D].景德镇陶瓷学院,美术学,2014,硕士.
[35]梁奎端.无线电广播对电话机的干扰及防护[J].现代电信科技.1995(08)
[36]林哲.大学校园环境景观设计规划与研究[D].西北农林科技大学,规划设计,2012,硕士.
[37]邹佳艳.《澳新美同盟条约》框架内的澳美同盟[D].华东师范大学,英语语言文学（专业学位）,2013,硕士.
[38]白金戈.临汾市城镇化与生态环境协调关系研究[D].山西师范大学,行政管理,2014,硕士.
[39]李琳.基于氧化物上转换发光材料的合成与研究[D].西北大学,光学,2014,硕士.
[40]刘磊,高岩,吴越鹏.基于生存理论的非完整约束轮式机器人高速避障控制[J].控制与决策,2014,09:1623-1627.
[41]张宝荣.梯度折射率塑料光纤的研究[D].燕山大学,电路与系统,2003,硕士.
[42]郑玉芝.清入关前五大臣研究[D].东北师范大学,东北民族民俗学,2012,硕士.
[43]宋健.天麻素骨架缓释片的制备及体外释药性研究[D].山东大学,制药工程（专业学位）,2012,硕士.
[44]朱珉虎.<十二>双体船设计[J].江苏船舶.1991(02)
[45]吴一新,杜罡,梁培,刘阳,董前民.有机分子修饰的SiNSs电子性质的第一性原理研究[J].微纳电子技术,2014,08:503-507+517.
[46]李永祥.高效空气滤纸过滤性能测试方法的研究[D].天津大学,供热、供燃气、通风与空调工程,2004,硕士.
[47]白燕,兴翃,周红军,李鑫,曲玲.本钢炼钢厂转炉OG自动化系统[J].冶金自动化,2003,01:66-67+74.
[48]李嘉.中美商业银行发展中间业务的比较研究[D].海南大学,金融学,2012,硕士.
[49]刘建根.冗余余数系统在高斯噪声下的纠错[D].兰州大学,计算数学,2012,硕士.
[50]闫立辉.综合物探方法在六道湾煤矿采空塌陷区的应用[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.