基于微分平滑的四旋翼系绳运输系统轨迹规划

四旋翼系绳运输系统轨迹规划在航空运输领域有重要的应用。在给出轨迹规划模型的基础上,分析了系统飞行中受到的约束类型。引入微分平滑理论,利用系统的微分平滑特性将系统状态变量和控制输入的约束统一映射到平滑输出上。由于这个约束域是非线性的,基于半无限优化理论,用一个体积最大的凸多面体逼近约束域,从而将原来的非线性约束转化为凸多面体顶点的线性约束。选择多项式函数作为基函数对输出曲线进行参数化,并在时间上构建网格节点,从而将轨迹规划问题转化为有限个线性约束下确定多项式系数的最优化问题,给出了完整的轨迹规划求解步骤。仿真实验验证了所提算法的有效性。     

动态时域检测窗口的快速关键帧提取方法

在镜头检测基础上对帧图像进行逐帧处理、分析,从而获取关键帧的方法导致提取速度较慢,无法满足实时性要求。针对上述缺点,提出动态时域检测窗口的快速关键帧提取方法。该方法通过时域检测窗口把视频序列分割成长度不等的单元,并对窗口左右边缘帧以及窗口内的抽样帧进行分析、对比,从而判断视频单元的内容变化。同时,采用窗口混合增长模式和窗口慢检测机制保证关键帧提取的质量和速度。最终,对提取的关键帧序列进行聚类,得到最优的关键帧。实验证明,对于不同类型的视频,该方法都具有较高的综合评价性能。     

基于改进TEB算法的阿克曼机器人运动规划系统

TEB(timed elastic band)算法通过修饰全局路径规划生成的初始轨迹来优化机器人轨迹,得到一条满足机器人运动学动力学约束,避开障碍物,时间较优的轨迹。加速度的变化率过大会使机器人底盘电机输出的力矩突变引起机器人受到冲击震荡,加加速度的约束可使加速度的变化率限定在一个合理的范围,在TEB方法中缺少加加速度约束的基础上,对原始TEB算法进行改进,在轨迹优化过程中构建了具体的加加速度的约束,并在Stage仿真平台对改进TEB算法进行了仿真和在真实的阿克曼机器人上进行了实现,实验结果表明:得到的轨迹满足运动学、动力学,避开障碍物的要求而且平滑,真实机器人运动平顺。可见,改进的TEB算法适用于阿克曼机器人,规划的轨迹效果较好。     

单目视觉下基于图像裁剪的行人小目标检测算法

为解决室内监控场景中行人小目标不易检测的问题,提出一种基于图像裁剪的行人小目标检测算法.在固定的单目视觉监控视频数据流中,图像序列中不同帧之间存在相关性,使用斯皮尔曼等级相关系数找出两幅图像间不相关部分并进一步精确验证,运用差异函数对传输的图像进行高频感兴趣区域的提取,再利用图像裁剪剔除冗余部分,最后在单阶段目标检测模型SSD上进行行人检测.经实验验证,该方法对小目标检测率有所提升,同时保证了检测的实时性.     

基于双帧图模型的视频物体分割

通过将空间及时序信息有效结合, 提出基于双帧图模型的单目视频物体分割算法。首先, 通过手工交互得到初始帧的分割, 并据此训练获取前景物体及背景的颜色模型。然后, 利用双帧图模型融合当前帧的颜色信息以及由颜色差得到的空间和时序约束。根据观测到的颜色差异与物体运动的线性关系, 提出运动自适应的时序约束因子, 它能够随视频中物体运动变化自适应地调节。最后, 通过二值图割法计算当前帧的分割结果并更新颜色模型。利用双帧图模型可循序地对视频中的下一帧进行分割。实验结果证实, 提出的自适应时序约束因子可以提高物体分割结果的准确性和时序一致性, 量化指标表明此算法在视频物体分割中可获得更优结果。     

时间抖动约束的最优视频平滑

描述了在时间抖动约束下视频平滑的最优算法．该算法假定视频流的码流大小为先验知识,在提前或推迟时间抖动约束下使得视频流的峰值和码率波动降低到最小．它实际上是在视频累积码流的约束通道中找到一条最短路径．通过实验模拟,探讨了该算法各视频流在不同抖动约束下的平滑率曲线,最优平滑方法与跳变窗口平滑方法加以对比．表明了该算法可以有效地降低视频流的峰值和码率波动,适用于对时延抖动敏感的实时视频传输．     

基于H.264的码率控制算法

为了更好地控制视频压缩码流的输出,该文基于最新的视频编码标准H.264提出一种改进的码率控制算法.该算法解决标准中原算法码率分配过于平均和不能充分利用已编码帧历史信息的问题.该算法引入内容复杂度因子使得码率分配更加准确,并在预测量化参数时引入量化参数调整因子,根据已编码帧的历史信息更准确地调整当前帧要使用的量化参数.实验结果表明: 与原算法比较,该算法在更能准确控制码率的情况下,视频输出序列的峰值信噪比平均提高0.23 dB, 取得更好的码率控制效果,便于接收端获得更加稳定的压缩视频流.     

一种整数变换的平滑约束块匹配方法

在数字视频压缩编码技术中,为了消除视频序列相邻帧之间的数据冗余,对最小平均绝对误差匹配方法和平滑约束的最小平均绝对误差块匹配算法进行了改进,提出了一种基于整数变换,具有平滑约束的块匹配算法,重新设计了平滑约束条件,提出了新的搜索匹配函数,并进行了仿真实验.实验结果表明,该方法可有效降低匹配块的搜索点数,提升了峰值信噪比,降低了编码比特数.     

基于颜色内容一致性的视频篡改检测

研究假设视频同源帧插入、异源帧插入、替换、删除篡改能够导致视觉内容发生变化,并致力于以底层特征为基础建立这种微小变化数学模型.首先,提取RGB 3个通道的彩色直方图作为底层特征,采用直方图相交法定义视频帧之间的颜色内容一致性值;其次,采用拉依达准则设定阈值,一旦待检测视频帧的颜色内容一致性值小于自适应阈值,则判定该帧被篡改了.实验结果表明该假设是合理,有效的,所设计的算法能够检测出道路监控视频、背景相对复杂视频中的同源帧插入、异源帧插入、替换、删除的篡改.     

视频摘要系统的技术研究与实现

本文针对未进行后期编辑的视频序列设计了一个视频摘要系统.以视频帧图像的累积直方图来提取图像特征,有效地解决了光照的改变使镜头内直方图差异较大以及直方图对物体/摄像机的运动的鲁棒性有限两大问题,并结合了滑动窗口算法,有效地实现对视频序列的镜头边界检测.另外,本文还提出了一种基于镜头和图像内容的关键帧提取算法,降低计算的复杂度,并且提取的关键帧能更全面准确地体现原视频的内容.     

基于均值散度直方图的镜头分割算法

提出一种新的镜头边界枪测算法.该算法充分利用视频帧中的颜色信息,提取每帧的矢量特征值.形成视频帧特征值序列.针对该特征值序列的滑动窗口引入散度算法和非参数密度估计法.根据特定视频帧矢量值在滑动窗口中两个不同概率密度值的相异性特征.得到该帧在两种不同概率分布下的散度值;同时,提出一种新的基于统计学的自动阈值获取方案,能很好地检测出切变和渐变.对多种类型的视频序列进行测试的实验结果表明,检测结果达到了95.3%的查全率和95.2%的查准率.     

基于势场法的无人车局部动态避障路径规划算法

根据无人车动态实时避障的需求,提出一种基于人工势场法的局部避障路径规划算法,通过改进势场环境及势场力来解决传统势场法局部极小值和目标不可达的问题. 考虑车辆碰撞安全性,对侧向动态障碍物和同向动态障碍物工况进行分析,采用动态窗口法进行实时动态避障规划. 同时为保证规划路径的平滑性和可跟踪性,采用贝塞尔曲线对轨迹进行平滑处理. 最后,在CarSim和Matlab/Simulink 联合仿真平台下,对所提出的控制算法进行验证. 仿真结果表明了规划算法的避障有效性、安全性以及可跟踪性.      

基于可变窗的镜头边界检测算法

为了解决传统镜头边界检测算法的漏检和误检问题,对判决方法进行研究,提出了可变窗概念.当一个镜头中画面变化激烈时,减少窗口跨度;在平缓画面的镜头通过渐变过渡到另一个镜头时,增加窗口跨度.该算法统计各帧的分块直方图作为特征,结合可变窗判别机制,对非压缩域中的视频帧进行镜头边界检测.实验证明,该算法提高了整体镜头查全率,同时也降低了由于镜头画面激烈而发生的误检率.     

基于边缘特征分析和线性判断的文本帧检测算法

为保证视频文本检测作用于含有文本的视频帧中,提出一种基于边缘特征和分量线性的文本帧检测算法。算法首先去除模糊视频帧,通过融合颜色和梯度信息以及文本聚类的方法得到边缘图,利用启发式规则滤除非文本分量;然后根据视频文本分量质心位置及最小外接矩形大小规律构建候选文本行;并结合文本行内字符结构特征定义线性关系。最后对候选文本行进行线性判断,若有候选文本行符合线性关系则将视频帧标记为文本帧。实验结果表明所提文本帧检测算法比其他类似算法检测性能更好。     

基于视频图像序列的动态物体跟踪定位算法的研究

视频图像动态物体跟踪的算法是计算机视觉的核心课题之一,具有重要的理论意义和广泛的实用价值。本文提出了一种改进的三帧差分的运动目标实时检测算法,对3帧连续的边缘图像进行3帧差分运算,最后通过阈值分割和形态学处理完成对目标的提取。该方法计算简单,实验结果表明该方法能对运动目标进行准确检测,且具有很好的鲁棒性。此外,利用基于物体特征的轨迹记录算法清晰的记录了物体的行进轨迹。实验证明,该算法在运动物体实时检测和跟踪方面有效可行。     

融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划

针对移动机器人路径规划全局最优、实时避障的需求,提出了一种融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划方法。首先,基于传统A~*算法,结合Manhattan和Euclidean距离,设计了一种优化的启发搜索函数;然后,利用关键点选取策略,剔除冗余路径点和不必要的转折点;最后,融合动态窗口法,构造了顾及全局最优路径的评价函数,基于该评价函数,应用动态窗口法,进行实时动态路径规划,在保证规划路径全局最优性的基础上,提高了平滑性及路径规划的局部避障能力。实验结果表明:与传统A~*算法相比,所提算法规划的路径更平滑,可实时动态避障,且能输出控制参数,这利于机器人的自动控制;与动态窗口法相比,所提算法能够保证规划路径的全局最优性,路径长度由28.879m缩短为22.285m。该研究对于移动机器人自主导航的应用具有重要的参考价值。     

3D小波变换的抗裁剪鲁棒数字图像水印算法

为解决抗裁剪的鲁棒数字水印问题,提出了一种基于3D小波变换的数字水印算法.该算法根据离散小波变换理论和对视频序列进行3D小波变换的研究结果,将原图像拆分为一个图像视频帧,将水印自适应地加入到每个图像帧二维小波变换中频域的不同位置,利用图像二维小波变换中频域的特性和人类视觉系统特性,大大提高了水印算法的有效性,对严重的裁剪攻击具有很强的抗攻击性,在图像被裁剪一半以上情况下仍能非常清晰地得到水印.实验表明,该水印算法对图像裁剪有很强的鲁棒性.     

一种基于内容相似性的重复视频片段检测方法

针对互联网视频内容的复杂性,选择能够表征视频内容的特征,首先通过LSH哈希算法对特征进行索引,并由此确定视频之间的帧匹配序列,然后对于计算出的帧匹配序列,采用随机抽样一致性算法进行拟合,从而得到有效的帧匹配序列.视频之间的相似度依据有效帧匹配序列的相似度计算,由相似度进行互联网视频片段的消重.实验表明,对于大量内容相似的互联网视频片段,该方法能较好地描述相似性,并能有效提高检测准确率.     

一种新的自适应镜头边界检测算法

针对镜头边界检测中存在的检测效果和检测阈值依赖人工经验的问题,提出了一种新的自适应镜头边界检测算法.该算法以视频帧窗口中亮度帧差到帧差均值的距离作为切变检测特征,根据该距离值的变化程度自动选取切变最优化阈值;以视频帧序列中的颜色帧差为渐变检测特征,对该帧差进行数量级量化,直接利用量化结果判定渐变,实现了镜头检测的自适应.实验结果表明,该算法对切变的查准率和查全率分别为96.74%和97.41%,对渐变的查准率和查全率分别为92.34%和89.67%,对于不同类型的视频检测效果稳定.     

一种新的视频质量评价中帧对齐算法

在全参考或者部分参考的视频质量评价算法中,由于视频序列在传输过程中总会存在丢帧、跳帧、停滞等现象,因此在视频质量评价之前进行的帧对齐处理是非常重要的步骤.提出了一种新的帧对齐算法,该方法在国际电信联盟(ITU)的ITU-T J.244和J.247的基础上,对源视频和劣化视频序列进行预处理和相关特征参数的提取,并采用类似滑动窗口的原理对二者进行相似度的运算,根据运算结果可判断是否达到帧对齐.结果表明,该方法可以明显甄别出视频序列相应帧的对齐情况,算法简单、实时性较好,具有一定的实用价值.