光学多尺度几何分析及其在高分辨率图像压缩中的应用

多尺度几何分析方法能很好地表示图像的高维几何特征，是图像处理的有效工具，其性能要优于传统的小波变换，但是多尺度几何分析应用时的庞大的计算量制约了其应用的推广。本项目研究多尺度几何分析的光学实现方法；依据多尺度几何分析以及光学系统的特点，建立多尺度几何分析方法与光学滤波器关系的数学模型；结合光学滤波器实现方式和光学输出结果采集方式的特点，设计合适的多尺度几何分析光学滤波器；根据高分辨率图像压缩的要求，优化光学多尺度几何分析滤波器，设计相应的图像压缩算法，研究得到一套基于光学多尺度几何分析的高分辨率图像压缩的系统方法。本项目的意义在于将光学信息处理方法引入传统的利用数值计算实现的图像多尺度几何分析运算，能极大地提高多尺度几何分析的速度，促进其应用的发展；有效提高高分辨率图像压缩的速度，为图像信息处理尽可能多地用光学方式完成提供了一种实现手段。

利用张量积方法可以将傅里叶变换、小波变换等一维变换扩展为二维变换，但这样得到的二维变换在捕获图像边缘、轮廓和纹理等高维几何特征时通常具有一定缺陷。多尺度几何分析方法能很好地表示图像的高维几何特征，但其应用时的庞大的计算量制约了其应用的进一步发展。为此，本项目依据多尺度几何分析与光学系统特点，研究并得到一套光学多尺度几何分析的系统方法，以及一套基于光学多尺度几何分析的图像压缩的系统方法，取得了较好的研究成果。具体包括：.（1）研究图像变换的光学实现方法。研究非下采样塔式滤波和非下采样方向滤波的光学实现方法，在此基础上形成轮廓波变换的光学实现方法。研究条带波变换的关键步骤的光学实现方法。此外，还研究了光学图像放大方法，以及基于相干光的仿射变换的光学实现方法。.（2）研究多尺度几何分析应用系统。包括基于光学曲线波变换的图像压缩系统，基于光学轮廓波变换的图像压缩系统和基于光学非下采样轮廓波变换的图像融合方法和装置。此外，还研究了用于光学图像处理的二维全光负反馈系统。.（3）研究光学系统噪声抑制方法。研究基于支持向量机的光学系统灰度误差矫正方法和基于人工神经网络的图像灰度误差补偿方法，并研究了基于光折变晶体的灰度图像增强方法。.（4）研究相关图像处理方法。研究基于变换域的图像压缩方法，以及基于多尺度几何分析的图像融合方法。.本项目建立了一套可实现光学多尺度几何分析的光学实验平台和一间高洁净度光学暗室，不仅为本项目的研究工作开展提供了充分的实验条件保障，还为今后进一步开展信息光学研究和人才培养建立了良好的基础。.通过本项目的实施，成功地将光学信息处理方法引入到传统的利用数值计算实现的图像多尺度几何分析运算，极大地提高多尺度几何分析的速度，促进其应用的发展，为图像信息处理尽可能多地用光学方式完成提供了一种实现手段。