序列图像细胞追踪鲁棒性的影响因素

细胞运动追踪的研究,一直是细胞学和生物学研究的重要部分,但传统的研究方法在技术日益革新的现今已不再适用.细胞运动的图像算法分析方式是一个比较新的研究领域,追踪图像的鲁棒性直接影响着细胞运动追踪的质量.现对影响细胞运动图像算法研究的鲁棒性问题进行综述,以期对该领域的进一步探索提供借鉴     

基于多特征融合的实时单目标追踪算法

针对实时单目标追踪问题,利用双边加权最小二乘模糊支持向量机,提出了基于多特征融合的实时追踪算法.在所提出的算法中,首先利用局部HOG特征和全局颜色特征分别训练双边加权最小二乘模糊支持向量机,然后利用两个分类器的线性组合实现目标追踪.针对基于局部HOG特征的分类器,利用基于多个基样本的相关滤波算法克服矩阵求逆.针对基于全局颜色特征的分类器,利用独热编码对特征进行编码实现快速计算.在公开数据集上的实验结果表明:与已有的高性能单目标追踪算法相比,所提出的算法在形变、快速运动、运动模糊等多个方面均表现出了更优的追踪性能.     

一种自动跟踪太阳能照明系统的设计

成本和低功耗转换效率一直是困扰太阳能驱动的照明系统的瓶颈.介绍太阳能照明系统能自动追踪太阳最大光照强度,通过优化算法获取最大功率,提高光电转换效率,具有较好的实用价值.     

一种简单有效的鱼群轨迹追踪算法

在鱼群运动机制的研究中,由于鱼群具有不同的体征、复杂的运动模式和运动中频繁的遮挡,所以如何获取鱼群个体的时空轨迹是一个非常重要而且困难的问题. 为了获取鱼群的轨迹,本文提出了一个简单有效的方法来侦测和跟踪鱼群.整个追踪算法包括视频输入、图像获取及预处理、目标检测、数据关联、数据输出和人工校正6大模块. 算法通过和Id tracker, Ctrax对于不同实验环境视频的轨迹提取结果的对比, 表明了本文算法在准确度、识别效率及适用性上的优越性.      

基于卡尔曼滤波多目标追踪的家用精子活力检测算法研究与验证

针对传统精液分析方法存在的主观性差异、操作繁琐和不适合便携式家用检测等问题,研究并验证了一种基于卡尔曼滤波多目标追踪技术的精子活力检测系统算法. 首先,通过叠加平均法,获取静态精子数量,根据三帧差法获取运动精子质心位置;然后,使用卡尔曼多目标追踪方法绘制运动目标轨迹,再根据筛选条件获取运动精子数量;最后,综合静态与运动精子数量评价精子活力. 通过对实际采集的7组样本图像进行分析,研究结果表明：该系统所检测精子的活力值与人工检测的活力值相差较小,基本满足了家用精子活力检测的需求.     

基于双目视觉的人脸追踪方法

机械臂自动调节电脑屏幕位置以适应人脸,在一定程度上可以方便人们工作并缓解工作疲劳,准确地识别并获取人脸的位置及姿态成为关键所在。针对人脸追踪准确率低下的问题,提出首先使用ZED mini双目相机获取图像,用双边滤波对图像进行预处理,然后使用Cam Shift算法融合TLD框架实现人脸追踪,最后对左右相机的图像进行校准对齐,再使用SGBM算法进行立体匹配,从而获取人脸的位置和姿态。试验结果验证,人脸识别准确率提高了6%,同时成功获取了人脸位置和姿态信息,实现了实时人脸追踪,满足试验要求。     

视频序列中运动目标的自动提取

在利用Canny算法将空间边缘信息结合到基于变化的分割技术的基础上,提出在预处理阶段对视频序列的灰度图进行局部对比度增强处理,以增加前景物体与背景对比度的观点,解决了许多视频分割算法都存在的对比度较低带来分割困难的问题,并通过设计滤波器来滤除对比度增强之后引入的少量噪声;然后针对复杂背景的情况,利用随机信号的统计特性累计得到算法所需的背景,实现背景信息的自动获取;最后利用背景累积过程中分类讨论的观点,解决了物体停止运动时间较长时的分割丢失问题. 通过几个典型的MPEG-4测试序列进行实验,实验结果表明,该算法可以有效地将运动物体从视频序列中自动地分割出来.     

便携式细胞趋化迁移分析系统的研制与应用

为解决细胞趋化性研究需要使用较为昂贵的显微镜进行图像的连续定时采集、分析细胞趋化性需要用ImageJ软件来手动追踪细胞运动路径的问题,设计了一套基于通用串行接口(universal serial bus,USB)显微镜的便携式细胞趋化迁移分析系统.该系统硬件由计算机、USB显微镜、微流体芯片、温控单元、显微镜支架等组成.它通过图像采集、图像处理和各种分析算法来研究细胞趋化性.实验时,首先利用USB显微镜在15 min内以10 s的间隔时间采集90幅细胞图像;然后使用基于美国国家仪器公司(National Intruments,NI)的IMAQ Vision软件包开发的集成软件完成图像处理;结果分析时,一方面可通过将第一幅和最后一幅细胞图像的宽度像素均分为10份,采用细胞分区计数和数字得分方法对细胞趋化性进行初步分析;另一方面,还可通过识别细胞的中心坐标并结合最小距离法追踪细胞运动追迹,进而计算细胞的趋化性指数、总迁移距离、运动速度和梯度位移.通过实验验证了便携式细胞趋化迁移分析系统的性能.同时,运用该系统探究了不同葡萄糖浓度对中性粒细胞趋化性能的影响.结果表明:便携式细胞趋化迁移分析系统可以实现细胞迁移图像自动采集与数据分析,提高了细胞趋化性研究的集成度和可重复性.     

基于稳像技术的飞艇监控视频目标追踪

一般的目标追踪算法提取目标的颜色或轮廓特征,在图像区域内使用匹配算法完成对目标的追踪。由于飞艇容易受到气流影响,艇载相机平移误差会造成目标在视频的相邻帧间运动距离过大,传统目标追踪算法容易陷入到局部最优解而造成目标跟错或者丢失。该文提出了一种基于视频稳像的追踪方法,使用基于运动估计和混合滤波算法,首先处理视频使之平滑稳定,在此基础上利用人机交互选择目标并应用基于MeanShift的算法实现追踪。比较本文提出的算法和一般算法在飞艇视频目标追踪中的效果,结果表明:该方法在目标追踪中具有更高的准确率,同时满足实时性要求。实验证明了本文提出算法可以准确有效地处理飞艇视频目标跟踪问题。     

一种改进的子空间追踪算法

为了使压缩感知重构算法在稀疏度未知的情况下能够实现信号精确重构,提出了一种新的贪婪匹配追踪重构算法—一种改进的子空间追踪算法。该算法首先通过一种新的柔性方法获得信号的稀疏度,然后将稀疏度估计的结果和子空间追踪算法结合起来对信号进行重构,若子空间追踪不能精确地重构信号,则利用弱匹配原则来获取新的原子。实验结果表明,和同类算法比较,当信号稀疏度相同时,改进的子空间追踪算法重构的精度较高,运行速度也较快。     

基于FP-Growth算法的词性标注规则获取方法

为了提高词性标注模型训练语料的质量,设计了一种利用FP-Growth算法从训练语料库中自动获取词性标注规则的方法,并将该方法与基于Apriori算法的词性标注规则获取方法进行了对比实验.实验结果显示,对于0.1万、0.2万和1万词级的小规模语料库,2种方法获取的词性标注规则条数均相同,但基于FP-Growth算法的时间耗费分别仅为基于Apriori算法的0.013 866%,0.010 399%,0.003 132%;对于10万、100万词级的训练语料库,基于Apriori算法无法获取任何规则,但基于FP-Growth算法依然可以在合理时间内获取有效的规则.这说明,基于FP-Growth算法的词性标注规则获取方法是可行且高效的,满足在优化训练语料库时能从不同规模的语料库中自动获取词性标注规则的实际需求.     

基于人工神经网络动态标定算法的低成本视线追踪系统

针对视线追踪系统成本高、标定算法复杂的问题,研究了一种低成本视线追踪系统.系统采用低成本网络摄像头,采集到的图像首先采用Haar-like特征与肤色结合算法来进行人脸检测,并利用主动表现模型算法和光流法定位并跟踪人脸特征点;然后利用梯度向量法进行瞳孔中心检测;为了提高系统精度和鲁棒性,提出了一种人工神经网络的动态标定算法.实验表明,视线追踪系统不仅具有很好的鲁棒性,而且具有较高的精度,在头部静止的情况下平均误差为1.34°,在头部运动的情况下平均误差为3.26°.      

基于OpenMV的目标方位追踪算法

提出一种基于OpenM V的目标方位追踪算法.算法以机器视觉模块OpenM V为图像输入及处理平台,通过自带的摄像头采集目标图像信息,使用通用加速分割检测算法(AGAST)获取目标的特征点,将采集到的特征点与目标特征进行匹配,达到追踪目标并检测其方位信息的目的 .实验结果表明,该算法在目标方位追踪上具有较高的准确率.     

基于VOF法的近自由面水下爆炸气泡运动数值模拟

对于近水面水下爆炸气泡的运动特性,在结合SOLA算法差分格式,利用投影算法对气泡的控制方程进行数值求解的基础上,基于VOF法进行了数值模拟,并利用MSC.DYTRAN软件进行仿真分析,通过对两者的分析结果对比研究. 结果表明,基于结合SOLA算法差分格式的投影算法,利用VOF法可对水下爆炸气泡各时刻的运动界面进行较精确的捕捉和重构,从而实现精确追踪水下爆炸气泡脉动全物理过程的运动界面. 同时,也研究了距离参数对气泡坍塌、射流及环状气泡的影响,掌握了距离参数对近水面水下爆炸气泡运动特性的影响.      

基于修正加速度的对数归一化变步长自适应滤波的心率估计算法

针对运动过程的光电容积脉搏波(photoplethysmography,PPG)信号易受到运动伪影的干扰,使得心率测量困难的问题,提出了一种基于修正加速度的对数归一化变步长自适应滤波(log-normalized least mean square,Log-NLMS)算法.该算法利用角速度对加速度进行卡尔曼滤波修正,去除重力分量.然后将修正后的加速度作为对数归一变步长自适应滤波的参考信号,滤除PPG信号中的运动伪影,最后利用谱峰追踪估计心率.结果表明:该算法估计心率的平均绝对误差较传统算法平均降低了1.4次/min,平均相对误差降低了1.55％,可见本文算法能够有效地去除运动伪影的干扰,获得更为准确的心率.     

胚胎单个定位及三维共培养微流控装置的构建

胚胎体外发育是临床人工辅助生殖技术中的关键环节,对着床后胚胎发育状况有重要作用。该研究利用细胞三维培养技术和微流控芯片技术构建了一种新型的小鼠胚胎体外共培养装置,用于实现自动化的小鼠胚胎定位与共培养操作,并对胚胎在体内的发育环境进行模拟。利用该微流控装置成功进行了小鼠胚胎的单个定位、三维细胞共培养以及发育追踪观察,并对装置中胚胎发育状况做出评价。统计结果表明:共培养芯片中小鼠胚胎发育囊胚率(87.3%±3.1%)显著高于对照组的囊胚率(76.8%±2.7%,P0.01);并且共培养芯片中小鼠囊胚的平均细胞总数(102±4)也显著高于对照组中的平均细胞总数(68±3,P0.01)。因此该胚胎共培养微流控芯片有助于在体外实现自动化的胚胎定位和培养过程,并且对小鼠胚胎发育具有更好的促进作用。     

理想材料零件实体模型自动添加支撑技术研究

在一些RP工艺中,给各种形状的零件添加支撑对于完成零件的制造和保证零件的精度非常重要,但目前尚无很好的自动添加支撑算法能够应用于一般的情况．为此提出两种自动添加支撑算法：曲线追踪法和标志位追踪法．前者主要是在切片前基于追踪得到的采样点利用蒙面法重构支撑面片;而后者则是在切片后通过多边形的布尔运算逐层计算各切层端面的实际轮廓和综合轮廓．这两种算法形成了一种新的自动添加支撑方案．实例证明了这种方案的有效性和便利性．     

干细胞的研究及其应用

干细胞是人体内未分化的原始细胞,可控制培养形成人体其它的成熟细胞或组织,用于移植治疗某些疾病。干细胞中以胚胎干细胞的分化潜能最大,但它的获取涉及到一系列伦理道德的问题,而从成熟细胞中提取成熟干细胞,也同样能培育出所需的细胞、组织,供移植利用,避免胚胎干细胞获得而引起的争议,成为干细胞研究的一个新方向。     

基于免疫遗传算法的装配顺序优化

采用装配角度、装配方向、装配稳定性和重定位次数4个指标构建装配顺序优化模型,并用疫苗自动获取的免疫遗传算法(IGABVAU)求解.提出4种免疫疫苗用于提升算法运行效率,其中KP和NL型疫苗由人工指定,BP和NT型疫苗在算法运行中自动获取.船舶工段装配实验结果表明,该算法具有较快的收敛速度.进一步研究发现,免疫疫苗的质量会影响疫苗自动获取的免疫遗传算法收敛速度,人工指定的KP和NL型疫苗可以提高初始种群的质量,自动获取的BP和NT型疫苗可以为装配顺序的进化提供方向.     

一种无线视频传感器网络的协同目标追踪算法

无线视频传感器网络由嵌入摄像感知装置的无线传感器节点组成。节点可以获得图像视频等更加直观的客观物理量,通过参数标定直接获取目标位置坐标,实现快速精准的目标定位。相比传统传感器网络, WCSN使得目标跟踪内容更加丰富。基于WCSN的特点,提出了运动趋势动态分簇目标追踪算法。该算法在网络中形成一个动态簇,根据目标的移动而动态更新簇内成员,选举新簇头对目标进行追踪,直到目标走出监测区域。仿真实验结果表明,WTDC算法较传统目标追踪方法计算简单、效率更高。