圖像的方向多尺度分析及其應(yīng)用研究.pdf

1、小波變換被廣泛應(yīng)用到圖像處理的眾多領(lǐng)域，包括圖像壓縮、數(shù)字水印、圖像去噪、圖像分析、圖像檢索、圖像融合和圖像識(shí)別等等。盡管傳統(tǒng)的小波變換取得了極大的成功，但是它仍然存在著三個(gè)明顯的缺點(diǎn)：缺乏平移不變性；缺乏相位信息和方向分辨率低等。 本文理論研究的主要內(nèi)容就是研究如何提高多尺度分析的方向分辨率，研究的內(nèi)容包括傳統(tǒng)的小波分析理論、多尺度幾何分析理論、方向?yàn)V波器組理論、Contourlet變換和自適應(yīng)方向小波變換等等。本文主要以紋理

2、分析和數(shù)字水印技術(shù)為應(yīng)用背景，根據(jù)多尺度幾何分析所取得的最新進(jìn)展，研究解決目前紋理分析和圖像水印技術(shù)中所遇到的一些困難。 圖像紋理反映了圖像基元的灰度分布規(guī)律，它描述了圖像局部無(wú)規(guī)則而宏觀(guān)有規(guī)則的特征。圖像紋理分析在醫(yī)學(xué)圖像處理、衛(wèi)星遙感、工業(yè)監(jiān)控和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)之一。紋理類(lèi)別的多樣性、紋理方向、紋理尺度等變化都給紋理分析帶來(lái)了很大困難。本文應(yīng)用研究的一個(gè)重點(diǎn)就是通過(guò)多方向、多尺度分析，

3、提出一種旋轉(zhuǎn)不變紋理分析方法，解決紋理方向變化給紋理識(shí)別和檢索帶來(lái)的困難。 數(shù)字水印技術(shù)是利用人類(lèi)視覺(jué)系統(tǒng)或者聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的冗余特性，通過(guò)一定的算法將一些標(biāo)志性信息，如作者的版權(quán)標(biāo)志、產(chǎn)品序列號(hào)等，直接嵌入到圖像、音頻、視頻等多媒體文件當(dāng)中，并且不能被人的感知系統(tǒng)覺(jué)察到，從而在不影響多媒體產(chǎn)品的視覺(jué)或者聽(tīng)覺(jué)質(zhì)量的同時(shí)達(dá)到對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。水印技術(shù)根據(jù)水印嵌入的域不同可分為空域水印和變換域水印，其中基于擴(kuò)頻技術(shù)的小波域水印得到了廣泛應(yīng)

4、用。但是，基于傳統(tǒng)小波變換的水印方案在受到旋轉(zhuǎn)、尺度變化等幾何攻擊或者受到低通濾波處理時(shí)穩(wěn)健性較差。本文應(yīng)用研究的另一個(gè)重點(diǎn)就是利用多方向、多尺度分析的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)小波域擴(kuò)頻水印抗低通能力差和抗去同步幾何攻擊能力差的問(wèn)題，提出一種能顯著提高抗低通濾波能力的水印方法，該方法明顯降低了水印檢測(cè)器的搜索空間，大大降低了水印系統(tǒng)的計(jì)算復(fù)雜度。 本文立足于提高小波變換的方向分辨率，以紋理分析和圖像數(shù)字水印技術(shù)為應(yīng)用背景，所取得的研究成果和技

5、術(shù)創(chuàng)新體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1．提出了一種新型的基于McClellan變換和二次規(guī)劃的二維FIR濾波器設(shè)計(jì)方法，該方法可以使得一維通帶截止頻率和阻帶截止頻率兩個(gè)頻率映射點(diǎn)上的誤差和達(dá)到最小，從而完成對(duì)濾波器系數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 2．提出了一種基于圖像旋轉(zhuǎn)的紋理自適應(yīng)方向小波變換分解方法，新型的自適應(yīng)方向小波變換不但可以提高小波變換的方向分辨率，而且與Conourlet變換相比較具有無(wú)冗余和計(jì)算效率高等優(yōu)點(diǎn)。 3．提出

6、了一種基于方向可控金字塔的自適應(yīng)方向小波變換分解方法，與傳統(tǒng)的小波變換、Conourlet變換相比，該方法在進(jìn)行多尺度分析的同時(shí)，可以沿任意方向?qū)D像進(jìn)行分解。 4．提出了一種基于多方向、多尺度分析和支持向量機(jī)的旋轉(zhuǎn)不變紋理識(shí)別方法，解決了方向變化給紋理分析帶來(lái)的困難。提出了一種基于多方向、多尺度分析的旋轉(zhuǎn)不變圖像檢索新方法。 5．提出了一種基于靜態(tài)小波變換和圖像方向特征的、能對(duì)ROI區(qū)域視覺(jué)質(zhì)量進(jìn)行保護(hù)的抗低通濾波、抗