视频图像关注度区域提取算法研究简

人眼视觉具有选择注意特性,视觉场景中不同区域对人眼视觉的刺激不同,利用人眼视觉的这种特性。将视频图像中人眼重点关注的区域提取出来为视觉感知编码奠定基础。本文首先详细介绍了人眼视觉关注度的基本理论及国内外的研究现状,接着,重点分析研究Itti视觉关注度模型及改进模型在视频图像编码中的应用,最后,对视觉关注度模型发展进行分析。     

梯度优化的多尺度视频光流估计

提出一种基于梯度优化的不同运动幅度视频图像光流估计的新算法。先用Loggabor滤波器对原视频图像进行相位、尺度滤波,再用所得的特征图像来计算时空梯度,最后根据时空梯度计算光流。该算法模型同时运用由粗到精的图像金字塔方法对视频图像分层处理。理论分析和实验结果表明,该算法适用于大幅度的视频运动光流估计,不仅能得到适合人眼视觉分辨率特性的图像,而且使时空梯度更加优化,光流计算更准确。并且在时间复杂度上与传统光流计算方法相当,在计算精度上优于Horn和Schunck、段先华等人提出的算法。     

基于感兴趣区域图像眼动数据库的建立

针对人眼对图像不同区域关注程度不同的现象,本论文设计眼动实验,由30名观察者自由观看55幅选自主流图像质量评价数据库以及印刷标准彩色图像数据库中的图像,建立了基于图像感兴趣区域的XROIEF数据库。该数据库中包含原图、蜂群图、注视图、热点图及集簇图各55幅,且包含其相应的数据信息,如注视顺序、各注视点位置信息、各感兴趣区域的眼动数据等,并通过对眼动数据分析得出了人眼对不同内容图像不同的感兴趣区域。     

基于时-空特征的全卷积网络用于视频人眼关注预测的研究

视频人眼关注预测是在视频中标注能够吸引人眼关注的感兴趣显著区域,对于自动提取大量视频的语义信息有着重要的应用.该研究从目前显著性处理主流算法全卷积网络的局限性出发,提出了一种基于时间-空间特征的深度学习模型用于预测视频中的人眼关注区域.首先,采用全卷积网络提取视频帧图像的空间特征,光流方法用于提取相邻帧之间的时间运动特征,通过长短期记忆网络处理当前帧与其前6帧的空间特征与时间特征,得到最终的人眼关注区域预测图.使用INB和IVB两个人眼关注视频数据库进行计算.实验结果表明,在地球移动距离、受试者工作特征曲线下面积、标准化扫描路径显著性、线性相关性等4个性能评估标准分别取得了0.375 1、0.818 6、2.024 1、0.745 7和0.413 7、0.785 6、1.964 5、0.734 9的结果,预测性能优于5种对比算法,表明本文方法在视频人眼关注预测上能够取得较准确的结果.     

一种基于人眼视觉和中值滤波的图像去噪增强算法

提出了一种基于人眼视觉特性的图像增强算法，本算法基于Lee和LIP模型，应用局部标准偏差对图像进行增强，在对各局部区域进行了不同程度增强的同时，还有效地增强了整个图像的对比度。实验结果的比较和分析，表明了这种算法的效果很好。     

H.264/AVC中基于感兴趣区域的计算资源的优化分配算法

H.264/AVC视频编码标准在获得更高压缩效率的同时是以编码复杂度的提升为代价的。视频编码算法的高计算复杂度对于实时视频通信以及计算资源有限的应用场合都是巨大的挑战。该文提出了一种基于感兴趣区域的计算资源的优化分配算法。该方法利用人眼对图像不同区域敏感度的差异,根据不同区域的特点确定不同的计算复杂度级别和编码参数集合,将更多的计算资源优先分配给感兴趣区域,实现了计算资源的优化分配。实验结果表明:与标准算法相比,该算法在保证图像主观质量的同时减少了35%左右的编码时间,而客观质量仅下降平均0.2dB左右。     

基于可见光源与独立成分分析法的实时人眼检测系统

提出一种基于特征与外貌混合检测确定人眼区域的实时人眼检测方法. 首先,依据可见光源在人眼角膜上反射形成耀点特性,通过图像处理算法提取潜在耀点位置,利用人眼几何特征的确定可能人眼候补区域;然后,提取人眼数据库中具有不同外貌特征的200幅人眼图像,采用FastICA算法估计出提取人眼图像的有效成分分析(ICA)基向量;最后,通过计算人眼候选区域在基向量上投影角度判断出左、右人眼区域准确位置. 实验结果表明,在人脸面部旋转、佩戴眼镜、大范围头部运动和不同光照强度下,实时人眼检测具有较高的检测正确率和较好的鲁棒性.      

视频中人体行为分析

为实现机器视觉代替人眼观察、 认知世界以及减少背景和噪声对视频中人体特征提取的影响, 以提高识别效果, 在研究人体动作表征与识别的基础上, 充分考虑局部和全局特征的优缺点, 提出了基于局部时空兴趣点和全局累积边缘图像特征相结合的人体行为分析方法。首先, 从视频序列中提取局部时空兴趣点和全局累积边缘图像特征; 然后用加权字典向量法将两者有机地结合在一起; 最后利用最近距离法进行人体行为分析和识别。该方法可有效获得人体时空特征, 人体边缘轮廓
, 人的运动趋势和强烈程度。实验结果表明, 该方法快速, 相比其他算法识别率大致提高了2%~5%。     

基于混合搜索的匹配跟踪位分配

提出了一种基于混合搜索的匹配跟踪位分配策略,该方法依据人眼高级视觉特性在编码过程中动态确定编码质量优先的区域,并以此作为依据调整原有原子搜索策略,使得原子函数分布集中在感兴趣区域附近,从而改善整个匹配跟踪视频编码器的图像恢复质量.实验结果表明,利用该法所获得的图像恢复质量基本符合人眼的主观判断,而且算法复杂度较低,具有较高实用价值.     

基于时空切片的关键帧提取研究

关键帧提取技术是视频检索和视频摘要等领域的关键技术之一。针对现有关键帧提取方法缺乏时空特性分析,而且提取结果不符合人眼视觉感知,为此提出了一种新的关键帧提取方法。首先提取视频镜头的时空切片,然后对视频切片进行K均值聚类,最后根据视频的时间连续性,在每个类中提取关键帧。大量实验表明,本方法能捕捉视频的主要内容,以极低的冗余性反映视频的动态特性,符合人眼视觉感知。     

长江上游时空相关气候要素的区域趋势诊断

构建融合时空相关性的区域Spearman秩次相关检验方法,诊断长江上游CRU数据集中年降水量、年平均气温和年潜在蒸散发量在各子流域的区域变化趋势。结果表明:各气候要素均表现出明显的正向空间(互)相关性,气温和蒸散发还呈现出正向高阶时间(自)相关性,2种因素都会导致区域趋势显著性被高估。若忽略该影响,则判断上游各子流域均发生了显著气候变化。新方法有效削减了时空相关性的影响,发现近百年来上游气候变化趋势尚不显著,降水仅在金沙江区显著增加,在川江流域略有减少,气温和蒸散发在1960年以后才显著上升。研究结果表明考虑时空相关性对减少趋势误判起着重要作用。     

面向炼钢厂多机多任务天车调度的仿真方法

天车调度对于炼钢厂车间中各生产工位间物流的衔接、顺行以及整个企业生产节奏的调控具有重要意义,且同时受到时间、空间约束以及生产计划等的限制,是典型的多机多任务约束问题。为此,建立了一种时空约束下基于规则演化的仿真模型,以优先保证炼钢-连铸生产作业任务的完成为目标,合理安排多任务在车间作业跨中多台天车上的分配,并考虑多任务之间的时间约束和多台天车之间的空间约束问题,设计基于任务分配规则、冲突处理规则、任务结束规则的仿真模型运行规则用于控制天车执行任务的运行过程。该方法可避免对调度问题进行理论求解的困难,通过对某炼钢厂炼钢-连铸生产作业计划的离线模拟测试表明:能够避免天车运行过程中的时间空间冲突,以获得合理的天车运行调度方案,为生产调度提供指导。     

中国降水场的时空分布变化

 分析了全国160个气象观测站51a(1951-03～2002-02)的月季降水量距平场的时空分布变化规律得出:我国降水空间分布的主要类型是南北分布;统计降水量的时间尺度越大,则降水量的空间分布尺度也越大;冬季降水的空间分布尺度比夏季大;夏季降水空间分布的年际变化比冬季大;春、夏季的降水空间分布变化具有较为显著的正相关关系;春季降水空间分布具有2.4～3.0a的显著周期存在,冬季降水空间分布也具有2.3～2.8a的显著周期存在.     

滹沱河地下水库有效蓄水率研究

地下水库已成为改善区域水资源时空分布的有效手段,定量评价地下水库与地表水库的有效蓄水率对提高区域水资源利用率具有重要意义.滹沱河地下水库为例,通过地下水流数值模拟方法,结合GIS技术计算不同人工补给条件下的滹沱河地下水库的有效蓄水率,并与上游黄壁庄水库有效蓄水率进行了对比研究.结果表明,地下水库的有效蓄水率在80%~91%之间,随着人工补给量的增加呈减小的趋势,黄壁庄水库的有效蓄水率在50%~80%之间,随着入库水量的增加呈增大的趋势;对比分析结果表明,地下水库储水效率明显优于地表水库,为地下水库-地表水库联合调蓄方案的制订提供科学依据.     

西双版纳热带次生林林窗热量传递初步研究

以西双版纳热带次生林林窗为研究对象，以实际观测为基础，探讨林窗及其不同方位边缘气一地温差的时空分布特征及变化规律．结果表明：在西双版纳由于区域性天气现象(雾)、太阳高度和林窗边缘树木的共同影响，形成不同季节、时间林窗区域气一地温差在时空分布上的明显差异——低值区的时空位移现象及空间不对称性，具体表现为林窗气一地温差最低区域不是出现在林窗中央而是林窗某一侧，而且出现随季节动态位移的现象；林窗内不同介质间(空气、地面)热量传递方向随季节的不同而异．这种“峰值动态位移现象”可能会影响不同时期物种的入侵、定居、繁殖，进而影响林窗物种的组成．     

区域交通状态分析的时空分层模型

为了解决区域交通状态分析问题,提出了一种区域交通状态时空分层模型及其建立方法。根据区域交通状态分析需求,设定交通拥堵的不同截值,把路口状态划分为不同层次,建立了时空分层模型。该模型含盖了交通网络的微观、中观和宏观交通参数,包含交通网络时空信息和交通状态信息,得到路口可达性和路段连通性的分析结果,解决了目前区域交通状态自动分析中模型建立问题。仿真结果表明:分层模型能够把路网中不同交通状态的路口分离为具有不同可达性的层次,能够从中分析出路口可达性、路段连通性和路网交通状态的变化,并能够直接表示时空状态信息。该建模方法和分析方法可以直接用于交通状态的自动分析中,所提出分层模型也可用到交通诱导和交通控制中。     

产业创新系统的协调发展研究 ——基于二象对偶理论与系统演化的视角

基于产业创新系统的时空演化特征,运用二象对偶理论将产业创新系统视为由状态子系统和过程子系统二象子系统构成的具备完全时空意义的动态系统。其中,前者是客观实在的物质子系统,后者则是由该物质子系统所映射的属性构成的虚像子系统。从这一新视角,研究产业创新系统演化的本质,重新界定产业创新系统协调发展的内涵,并构建产业创新系统二象子系统之间协调发展的评价模型。     

西双版纳不同季节热带次生林林窗光照时空分布特征

利用西双版纳不同季节（１、４、７、１０月）次生林林窗８方位光照观测资料,探讨了林窗光照的时空变化特征及变化规律。结果表明：在西双版纳由于区域性天气现象（雾）、太阳高度和林窗边树木的共同影响,形成不同季节、时间林窗区域光照强度在时空上的明显差异即高值时空位移现象及空间不对称性。林窗光照高值区域不是出现在林窗中央而是林窗某一侧,并且在不同季节、不同时间光照值区域会出现动态推移的现象,光强分布势使林窗区域热力产生不同的作用;进而导致林窗区域热量传输和热量储存的差异,产生不同的热力效应。     

在遥感时间序列数据分析中马尔柯夫链方法与空间信息最佳结合的探讨

以北京顺义区为例,在TM图像资料分析基础上,建立马尔柯夫过程与直接距离法及距离加权法2种不同空间相关分析法的时空模型.分别以8,48,80,120和224邻域的不同邻域数对顺义县1996,1997年的土地利用变化进行模拟检验.结果表明马尔柯夫过程的时空模型中,采用48邻域或80邻域的距离加权法的空间分析效果最佳.     

基于改进混合高斯模型的交通流背景检测算法

针对交通流视频中道路背景像素较为统一的特点,提出一种基于时空信息的双混合高斯模型背景检测算法.该算法先构造像素时间域混合高斯模型进行时间域的检测,并采用双重阈值分别判断前景与背景.当某像素无法准确判断时,针对该像素邻域构造空间域混合高斯模型,以空间域的检测结果代替时间域的检测.通过不同的交通流视频中的测试和比较,验证了所提出的算法能有效地融合像素自身的时间信息与像素间的空间信息,提高了检测初始阶段的鲁棒性,同时有效地解决了出现停车现象时的误检测问题.