数据驱动的彩色图像颜色空间建模与去噪

The existing color space model is not designed for color image processing tasks，so it is unsuitable for describing the information aggregation in spatial domain and sparsity of coefficients in frequency domain of color image. Based on deep analysis of current color space, this project applies multiscale geometric analysis tools to construct optimal color space model which suits multichannel image processing tasks, and to denoise the color image in the new color space model.This research includes: (1) To propose the modeling method of data-driven adaptive color space model based on the impact of various color space on color image processing tasks; (2) Aiming to denoise for color image, to develop the new modeling method of intrascale and interscale of coefficient distribution in image frequency domain based on multiscale geometric analysis; (3) To improve the performance of color image denoising in the proposed optimal color space; (4) To solve the inconsistency problem of color characteristics before and after denoising for color images.This project solves the hot issues of information science by ulitlizing mathematical methods. Starting from the construction of color space, it performs the color image denoising and provides the new approach and theoretical basis for multiscale geometric analysis and processing of multichannel images.

现有颜色空间模型并非针对彩色图像处理任务而设计，因此不适于准确描述彩色图像在时域空间中信息的聚集性和频域空间中系数的稀疏性。本项目利用多尺度几何分析工具，在深入分析现有颜色空间的基础上，构造适合多通道图像处理任务的最优颜色空间模型，在此颜色空间模型中研究彩色图像的去噪问题。主要研究内容包括：（1）依据不同颜色空间对彩色图像处理任务的影响，提出数据驱动的自适应颜色空间模型建模方法；（2）基于多尺度几何分析，针对彩色图像去噪问题，给出刻画图像频域尺度内及尺度间系数分布的新模型；（3）在所提出的最优颜色空间中提高彩色图像的去噪性能；（4）解决彩色图像去噪前后颜色特征不一致的问题。本项目利用数学方法解决信息科学中的热点问题。从构造颜色空间出发，完成彩色图像的去噪任务，为多尺度几何分析及多通道图像处理提供新的思路和理论依据。

颜色模型的选择对彩色图像处理任务具有重要的影响，而现有颜色空间并没有充分考虑不同图像样本所处空间数据分布的差异性，因此不适于准确描述彩色图像在时域空间中信息的聚集性和频域空间中系数的稀疏性。此外，对图像样本数据分布刻画的准确性在另一方面也可以提高图像处理任务的质量。本项目利用多尺度几何分析工具，在深入分析现有颜色空间的基础上，研究了自适应颜色空间模型的构建条件；研究了特征降维方法；研究了不同多尺度变换工具实现的图像分解方法；研究了基于尺度间系数相关性的先验模型及阈值方案，给出刻画图像频域尺度内系数分布的新模型，提出了数据驱动的自适应颜色空间模型建模方法；研究了在所提出的自适应颜色空间中实现的多通道图像去噪方法，提高了彩色图像的去噪性能；研究了图像在去噪前后颜色特征不一致的问题。项目完成了计划书规定的研究内容，实现了预期研究目标。本项目已经正式发表期刊类学术论文24 篇，会议论文2篇。其中SCI收录论文14篇，EI收录论文11篇，核心期刊论文5篇（以上数据未去重）。项目组主要成员完成博士学位论文2 篇，硕士学位论文3篇。项目组主要成员指导完成硕士学位论文9篇。项目组负责人获得陕西省科学技术奖二等奖一项（第四完成人）。授权中国发明专利2项。本项目利用数学方法解决信息科学中的热点问题。从构造颜色空间出发，完成彩色图像的去噪任务，为多尺度几何分析及多通道图像处理提供新的思路和理论依据。