一种基于稀疏表示的判别式目标跟踪算法

目标跟踪是计算机视觉领域中具有挑战性的问题.提出了一种基于稀疏表示的判别式目标跟踪算法,用于在复杂场景中对运动目标进行鲁棒跟踪.该算法首先对目标进行滑动窗口稠密采样,构建目标的稀疏表示字典,然后将目标表示为该字典的稀疏编码,从而构造具有判别力的目标特征表示.在跟踪过程中,将目标跟踪问题看作是背景与目标的判别性问题,使用目标和背景的特征表示在线训练朴素贝叶斯分类器,根据分类结果得到目标的跟踪结果.为了适应场景及目标外观变化,设计动态更新机制对字典与分类器进行在线更新.和传统基于稀疏表示的跟踪方法相比,该算法将稀疏表示与判别式分类器结合,利用稀疏表示获得具有判别力的目标特征表示,而在线的朴素贝叶斯分类器则确保了目标跟踪的快速有效.与流行的多种跟踪算法比较结果表明,本算法能够在复杂条件下实现目标的鲁棒跟踪.     

基于稀疏模型和Gabor小波字典的跟踪算法

基于稀疏表示理论的目标跟踪方法可以通过激活少量神经元完成目标的动态跟踪,但是要求在当前图像背景中的遮挡或者目标物的姿态变化是可以进行稀疏表示的小面积范围.针对这一问题,基于Gabor函数和稀疏理论提出一种强鲁棒性的目标跟踪算法.该算法首先使用目标模板在初始帧中创建Gabor字典,其次使用该字典对候选目标完成稀疏表示,最后通过对Gabor字典的更新完成目标跟踪.实验结果表明了算法的有效性.     

基于稀疏混合模型的粒子滤波目标跟踪算法

本文针对在视频追踪过程中出现的目标遮挡问题,提出了一种基于稀疏表达的混合模型的粒子滤波跟踪算法.这种混合模型采用了基于全局模板和基于局部的描述方式,在全局模板的描述方式中,将目标模板由目标候选表示出来,线性表示的系数满足稀疏性约束条件,其系数作为目标候选的权重.同时在局部描述模型中,构造SIFT特征的完备字典,将局部模型稀疏表示成直方图形式,然后对遮挡部分进行处理,设置目标被遮挡部分的直方图权重,得到最终的局部模型直方图表示.最后本文将两种模型合理的融合到一块,得到一种联合的新的模型应用于目标跟踪,实验证明该方法有效的完成了视频中的目标跟踪.     

组稀疏表示的双重l1范数优化图像去噪算法

由于图像受噪声的影响,无法从降质信号中获得准确的稀疏系数.针对此问题,对一种组稀疏表示的双重l_1范数优化图像去噪算法进行研究,该算法同时采用非局部相似图像块组稀疏表示的l_1范数和稀疏残差作为正则项对组稀疏系数进行约束,并利用一种有效的迭代收缩算法实现对模型的优化求解,以获取更鲁棒的稀疏系数,另外,为了进一步提高去噪性能,采用贝叶斯公式推导出自适应调整两个正则化参数的方法.实验结果表明,与现有的许多算法相比,新算法能够在去除噪声的同时抑制伪影,保护图像的细节信息,峰值信噪比相对经典的BM3D算法而言,最多可提高1.24 dB.     

基于改进稀疏编码模型的图像分类算法

针对图像表示,提出了一种基于改进稀疏编码模型的图像分类算法.首先,提取表示图像视觉局部特征的SIFT (Scale Invariant Feature Transform) 描述子;然后,利用稀疏编码方法生成基于SIFT描述子的视觉词汇库,将SIFT描述子编成稀疏向量;通过有效稀疏向量的区域融合和空间结合而获取整体的稀疏向量并用于图像表示;最后,采用随机森林多分类器对稀疏向量进行训练和测试.结果表明,与现有的算法相比,该算法的性能更佳,可以有效表示图像的特性并提高其分类的准确率.     

基于局部稀疏表示模型的海上红外目标跟踪方法

提出了一种基于局部稀疏表示模型的跟踪方法来有效解决跟踪过程中的目标遮挡问题.首先对目标进行分块,然后对每个块分别构造其稀疏字典,并通过衡量候选区域中每个块与目标模板对应块的相似度,获得每个块在目标图像中可能位置的置信图;再结合每个块置信图从而获得目标位置的最佳估计.实验结果表明,该方法与各种流行跟踪算法相比稳定可靠且具有良好的抗遮挡性,并对海上红外目标跟踪取得良好效果.实验结果验证了将稀疏表示应用在海上红外目标跟踪中的有效性及其良好的应用前景.     

基于结构化判别稀疏表示的目标跟踪

针对稀疏表示目标跟踪算法采用整体模板且区分目标与背景的能力差的缺点,该文提出了一种改进算法。采用尺度不变特征变换(SIFT)对目标进行特征提取。采用结构化稀疏表示的外观模型对候选目标进行稀疏表示,得到稀疏系数。通过正负样本设计并训练判别分类器,然后对候选目标进行分类,获得置信值。采用上一帧的跟踪结果对分类器与字典进行更新。对该文算法进行了仿真研究。计算仿真结果中3种测试序列的平均重叠率和平均中心点误差,Deer测试序列的值为0.633 8和9.397 6,Car11测试序列的值为0.677 5和1.943 3,Caviar2测试序列的值为0.753 5和3.838 2。     

一种改进的稀疏表示超分辨率重建算法

针对稀疏表示超分辨率重建算法中稀疏表示系数正则化效果不明显、字典完备性弱以及重建图像存在虚边缘等问题,提出了一种改进的稀疏表示超分辨率重建算法.首先对正则化正交匹配追踪(regularized orthogonal matching pursuit,ROMP)稀疏表示系数求解算法进行了改进,通过引入局部约束加权来提高稀疏表示系数的精度、增强图像的纹理特性;然后,将Huber影响函数用于提取图像的先验特征信息,以增强图像特征、提升高分辨率字典的表示能力;最后,提出了基于学习的迭代反投影方法,提高了图像后处理阶段预测误差的准确性,进一步改善了高分辨率重建图像效果.实验结果表明,该方法在峰值信噪比和视觉效果上都有所提高,重建图像的纹理特性和质量得到了有效增强.     

基于圆形采样和稀疏表示模型的鲁棒目标跟踪

为解决基于稀疏表示的跟踪算法在小样本空间中出现模板漂移而在大样本空间中实时性差的问题,提出了一种基于圆形采样的双重稀疏表示目标跟踪算法.该算法对跟踪矩形窗数据进行圆形采样,这不仅保证了目标的灰度和结构信息,而且减少了背景信息干扰.同时对稀疏表示得到的小模板系数引入距离权重判断函数,判断目标样本变化情况,提高模板更新效率.最后引入HOG（histogram of oriented gradient）特征,对稀疏表示得到的多个次优解进行二次稀疏表示,有效解决小样本数量少带来的估计误差.实验结果表明,该算法能够提高小样本空间中目标跟踪的鲁棒性和实时性.      

基于稀疏表示的目标跟踪算法

文中针对目标跟踪领域中有严重遮挡、光照变化、背景复杂等挑战性问题,提出一种基于稀疏表示联合外观模型的目标跟踪算法。在生成模型中,将得到的块结构的稀疏编码系数进行对齐汇集操作,并将汇集后的稀疏系数进行联合加权处理,这样保留目标的空间结构和局部信息来提高目标定位的精度与跟踪的鲁棒性,获得一个更加具有鲁棒性的外观模型。采用大量的测试视频和不同的主流算法进行对比,实验证明,文中提出的算法具有更高的准确性和鲁棒性。     

基于局部结构相似与稀疏表示的超分辨率图像重建

稀疏表示在图像超分辨率(super-resolution, SR)重建中表现良好,但是传统的稀疏表示方法独立考虑图像块之间的稀疏性,会导致重建图像损失部分纹理结构。文章提出了一种基于局部结构相似与稀疏表示的SR图像重建算法。该算法利用局部几何结构相似的约束模型和L_1范数正则化的稀疏表示来求解图像块在低分辨率字典下的稀疏表示,以此重建高分辨率图像块。实验结果表明,该算法比传统稀疏表示方法能更好地恢复图像纹理结构,并在重建效果上具有明显的优越性。     

基于多字典和稀疏噪声编码的图像超分辨率重建

稀疏表示模型是通过将字典中的原子进行组合得到期望的结果.为了解决传统字典学习中所有图像块重建均使用同一个字典,从而忽略了最佳稀疏域的问题,提出来一种基于多字典和稀疏噪声编码的图像超分辨率重建算法.在字典训练时,利用图像的特征将它们合理地划分成若干个簇,每个聚类训练生成子字典对,利用最佳字典对进行重建.在求解稀疏系数阶段,引入稀疏编码噪声去除噪声的影响,利用图像非局部自相似性来获得原始图像稀疏编码系数的良好估计,然后将观测图像的稀疏编码系数集中到这些估计当中.实验表明,与ASDS算法和SSIM算法相比较,该算法有更好的重建结果,获得了更丰富的图像细节和更清晰的边缘.     

一种新的模糊稀疏表示人脸识别算法

稀疏表示人脸识别算法的主要思想是:一个未知的测试图像可以近似表示为所有与其隶属同类的训练样本的一个线性组合.然而,人脸之间存在着极大的相似性,同时易受到外部环境的影响,人脸分类的本身存在着一定的不确定性.针对这种不确定性,结合模糊集合理论,提出了一种新的模糊稀疏表示人脸识别算法.首先,引入一个非线性函数描述人脸的相似性程度.然后,基于该相似性度量以及最近邻分类器思想,定义一个自适应的模糊隶属度函数来分配人脸对类的隶属程度.而这一过程恰使得这些隶属度是稀疏化的.最后,将稀疏化的模糊隶属度作为训练样本表示测试样本的权值系数,进而重构测试图像.采用MATLAB在ORL和Yale人脸数据库上进行仿真实验,验证了该算法的有效性和稳定性.     

基于LBP特征和稀疏表示的新生儿疼痛表情识别

面部表情被认为是新生儿疼痛评估的可靠指标。文中提出一种基于加权局部二元模式(LBP)特征描述符和稀疏表示分类器的新生儿疼痛表情识别方法。首先,经归一化后的面部图像采用一个特征向量来描述,这个特征向量是通过串接组合所有局部图像块的LBP特征图的加权直方图所得到的直方图序列。然后,采用主成分分析(PCA)方法对训练样本及测试样本图像的特征向量进行降维。最后,采用基于稀疏表示的分类器将测试样本图像的表情分为4类:平静、哭、轻度疼痛、剧烈疼痛。文中研究目的是通过利用基于计算机的图像分析技术来辅助临床医生评估新生儿疼痛。在新生儿面部图像数据库上进行的实验结果表明了该算法的有效性,表情分类的平均识别率高达84.50%。     

基于半耦合字典的快速图像超分辨率重建算法

为了提高图像超分辨率重建的效率与质量,考虑到高、低分辨率稀疏表示系数的不同,改进了锚定邻域回归算法,并结合半耦合字典学习算法提出了一种快速图像超分辨率重建算法.首先采用半耦合字典学习算法得到高分辨率字典、低分辨率字典及映射矩阵;再采用岭回归算法求解低分辨率稀疏表示系数,并根据高分辨率稀疏表示系数与低分辨率稀疏表示系数之间的映射关系,得到高分辨率稀疏表示系数;然后,根据输入图像块特征寻找字典中与其最相关的字典原子,计算该字典原子所对应的投影矩阵,进行超分辨率重建.仿真结果表明:提出的算法不仅在重建速度上表现更快,重建图像的质量也得到提高,在客观指标和主观效果上均取得更好的效果.     

基于稀疏表示模型的SAR图像目标检测算法

针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像可视性差、目标区域小以及特征不明显等特性对目标检测造成的困难,将稀疏表示模型应用于SAR图像目标检测,提出一种基于稀疏表示模型的SAR图像目标检测算法。首先,利用K—SVD算法训练样本提取对样本最具描述能力的SIFT特征形成字典;其次,通过将进化机制和稀疏表示结合,逐步提取整幅图像中含有目标的图像块;最后,输出稀疏表示误差小于阈值的图像块的位置作为目标检测的结果。实验结果表明,与传统目标检测算法相比,该算法在检测率和运行效率方面均有一定的提高,取得了较好的效果。     

人脸识别视频压缩感知跟踪算法

针对视频监控中移动的人脸图像光照强度不同、遮挡、快速变化等问题,本文提出一种人脸识别视频压缩感知跟踪算法.利用图像尖锐化处理突出目标图像边缘纹理,再利用矩形滤波器对人脸图像归一化处理并获取特征向量.通过压缩感知算法对目标样本和背景样本的Haar-like特征压缩,建立目标模型,训练Adaboost算法的贝叶斯级联分类器.最后根据人脸特征区分目标和背景图像,实现目标人脸图像的动态跟踪.实验结果表明,该算法能够实现视频中人脸图像移动、遮挡及光照强度不均匀、快速变化等情况下的有效跟踪.     

压缩感知图像的块子带自适应稀疏表示规则化重构

针对自然图像信号的非平稳特性和不同图像块的变换域系数的分布差异较大, 基于分块图像子带自适应 稀疏表示规则化,提出了一种新的压缩感知图像重构方法．先利用非局部相似块组估计每个分块图像变换域各子 带系数的均值和标准差,再将图像块各子带系数进行去均值并关于标准差归一化, 最后将去均值归一化处理的子 带系数的l₁范数表示用于规则化压缩感知重构．由于块子带自适应稀疏表示更加合理地表达了稀疏系数的重要 性,使得重构图像能够更好地保留纹理、边缘等细节信息．大量的实验结果表明: 相比组稀疏表示的压缩感知重构 算法,该方法重构图像的峰值信噪比平均提高了0.69 dB．     

基于局部特征和稀疏表示的鲁棒人耳识别方法

作为图像局部特征区域的有效描述方法,局部二值模式是目前对二维图像最有效的纹理分析特征之一。本文提出了基于局部二值模式特征的稀疏表示人耳识别方法。该识别算法首先提取训练人耳图像的局部二值模式特征描述子作为稀疏表示的字典,然后将测试样本的局部二值模式特征描述子表示为字典中所有局部二值模式原子的稀疏线性组合,最后通过求解稀疏表示模型得到稀疏编码系数,根据测试人耳图像的重建误差进行识别。在UND-J2人耳库和USTB人耳库上的实验结果表明,基于局部二值模式特征的稀疏表示人耳识别方法对人耳图像光照变化、姿态变化以及人耳遮挡具有更好的鲁棒性,实现了更高的识别率。     

尺度自适应的加权压缩跟踪算法

针对压缩跟踪算法中目标尺度不能自适应更新和分类器性能弱的问题,提出一种尺度自适应的加权压缩跟踪算法.首先,提取正负样本的压缩特征,根据两者的巴氏系数对分类器进行加权,分类能力越强的特征在分类器中的权值越大.然后,将候选样本输入贝叶斯分类器,通过分类得到目标位置.最后,根据目标位置求得不同尺度下的样本特征,组成尺度金字塔,将尺度金字塔作为相关滤波器响应的特征输入,将响应值最大的尺度作为当前估计的尺度值.选取6组视频序列测试改进算法,实验结果表明,与传统压缩跟踪算法等4种算法相比,此算法能够解决尺度变化和目标旋转问题,且满足实时性要求.