圖像的方向多尺度分析及其應用研究.pdf

1、小波變換被廣泛應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明顯的缺點：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、方向濾波器組理論、Contourlet變換和自適應方向小波變換等等。本文主要以紋理

2、分析和數(shù)字水印技術(shù)為應用背景，根據(jù)多尺度幾何分析所取得的最新進展，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規(guī)則而宏觀有規(guī)則的特征。圖像紋理分析在醫(yī)學圖像處理、衛(wèi)星遙感、工業(yè)監(jiān)控和計算機視覺等許多領(lǐng)域都有著廣泛的應用，是近年來的研究熱點之一。紋理類別的多樣性、紋理方向、紋理尺度等變化都給紋理分析帶來了很大困難。本文應用研究的一個重點就是通過多方向、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別和檢索帶來的困難。 數(shù)字水印技術(shù)是利用人類視覺系統(tǒng)或者聽覺系統(tǒng)的冗余特性，通過一定的算法將一些標志性信息，如作者的版權(quán)標志、產(chǎn)品序列號等，直接嵌入到圖像、音頻、視頻等多媒體文件當中，并且不能被人的感知系統(tǒng)覺察到，從而在不影響多媒體產(chǎn)品的視覺或者聽覺質(zhì)量的同時達到對知識產(chǎn)權(quán)的保護。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，其中基于擴頻技術(shù)的小波域水印得到了廣泛應

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穩(wěn)健性較差。本文應用研究的另一個重點就是利用多方向、多尺度分析的優(yōu)點，針對小波域擴頻水印抗低通能力差和抗去同步幾何攻擊能力差的問題，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器的搜索空間，大大降低了水印系統(tǒng)的計算復雜度。 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濾波器設計方法，該方法可以使得一維通帶截止頻率和阻帶截止頻率兩個頻率映射點上的誤差和達到最小，從而完成對濾波器系數(shù)的優(yōu)化設計。 2．提出了一種基于圖像旋轉(zhuǎn)的紋理自適應方向小波變換分解方法，新型的自適應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變換相比較具有無冗余和計算效率高等優(yōu)點。 3．提出

6、了一種基于方向可控金字塔的自適應方向小波變換分解方法，與傳統(tǒng)的小波變換、Conourlet變換相比，該方法在進行多尺度分析的同時，可以沿任意方向?qū)D像進行分解。 4．提出了一種基于多方向、多尺度分析和支持向量機的旋轉(zhuǎn)不變紋理識別方法，解決了方向變化給紋理分析帶來的困難。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ROI區(qū)域視覺質(zhì)量進行保護的抗低通濾波、抗