一种基于特征光流检测的运动目标跟踪方法

图像序列的运动目标分割检测与跟踪是一个具有广泛应用的困难问题,特别当目标被遮挡丢失和/或大幅度机动时,算法要有很强的鲁棒性才能实现高精度的连续跟踪。通过特征角点提取、由粗到细层级匹配特征光流及其聚类分析算法实现运动目标分割,利用卡尔曼滤波估计对目标的多特征点构成的最小凸多边形描述子进行跟踪,具有抗遮挡丢失和抗机动功能,因此在跟踪过程中能够较好地保持或重新检测目标的最小凸多边形,使检测与跟踪算法鲁棒性强。对运动目标真实图像序列的实验结果充分证明了算法的优良性能。     

基于序列复杂度的空中红外目标跟踪算法评估

近年来,基于深度学习的红外空中目标跟踪算法不断涌现,如何对其性能进行评估已经成为一个亟待解决的问题。利用单帧图像混淆度和遮隐度对图像复杂度进行计算,并结合目标运动复杂度,建立了融合图像复杂度和运动复杂度的序列复杂度计算模型。构建了包含420个序列的红外序列样本库,利用序列复杂度对样本库测试结果进行加权评分,提出了一种新的红外空中目标跟踪算法性能评估方法。实验结果表明,所提出的评估方法能全面评估算法在不同态势下的性能。     

相关序列小目标图像运动跟踪与仿真研究

针对气动光学效应降晰过程的复杂性,提出了一种基于图像相关性的序列小目标图像运动跟踪及去噪算法.该算法结合序列图像的相关性,避免了因采集时间的延长而使得序列图像中的小目标偏移太大.在相关序列图像的基础上,通过滤波技术,结合"小波变换的背景融合"算法,得到对运动目标背景的估计.以此估计背景为基础进行运动小目标的估计、灰度质心计算,得到运动目标的跟踪.仿真研究结果表明该算法实现了气动光学效应相关序列小目标图像的运动跟踪,背景融合技术和目标图像的估计降低了噪声带来的影响,对气动光学效应序列图像研究具有重要价值.     

基于近似相机内参数的精确三维欧氏重建算法

提出一种并不需要精确知道相机内参数情况下序列图像的精确三维欧氏重建算法,与传统分层重建策略相比,利用现有数码相机的技术参数估计初始内参数,对序列图像进行准欧氏重建,避免了复杂繁琐的自定标过程。虽然从严格意义上讲,准欧氏重建方法的初始结果仍为射影重建,但场景的结构已经非常接近欧氏模型,进一步通过基于最小化重投影误差的光束平差方法可以得到精确的三维欧氏模型,仿真数据以及真实图像的实验结果验证了算法的有效性和精确性。     

基于3D直方图联合面部特征的人脸跟踪系统

针对人脸跟踪中存在的实时性和准确性难以同时兼顾的问题,提出了一种基于三维直方图肤色模型联合面部特征提取的人脸跟踪算法,采用网格映射缩略图、运动矢量预测和搜索窗参数修正等方法来提升算法的性能,从而既提高了算法的执行效率,又保证了算法的准确性,最终实现了一套人脸跟踪系统。仿真结果表明,该系统能够克服复杂背景的影响,准确的检测出有效的人脸,并对人脸进行实时跟踪,具有较强的鲁棒性。     

最优分布变换与微弱点状动目标检测技术

研究了微弱点状动目标序列图像观测模型、目标检测模型和最优分布以及最优分布变换。提出了一种基于准优分布变换的微弱点状动目标检测技术。经过变换 ,未知统计分布变为准高斯分布 ,提高了信噪比 ,改造了分布形状 ,获得了有利分布。并将时空三维搜索简化为沿时间轴投影与二维空域搜索 ,实现了一种快速算法。PC仿真结果与国内外相应文献比较 ,在信噪比、检测概率与虚警概率方面具有更好的性能 ,且算法的实时性好。给出了该算法性能的理论分析和实验仿真结果     

图像目标的可视识别与智能跟踪

本文研究图像目标的可视识别与跟踪,给出了图像目标识别印章模型和系统总体设计方案。在此基础上,采用智能跟踪算法,实现了正常跟踪、判断、预测和记忆跟踪的功能,而且跟踪方式随着环境条件的变化而变化。正常跟踪算法的图像代数描述是简明的,与算法是内在一致的。通过给出两个实时可视跟踪的实例说明在实时ＤＳＰ可视跟踪系统上算法的性能及其可行性。     

基于多域网络的红外目标跟踪算法

随着红外探测器性能的不断提升, 红外目标跟踪在智能安防等领域的应用越来越广泛。然而红外图像分辨率较低, 依赖其进行目标跟踪仍然是一个制约相关应用发展的难题。针对红外图像分辨率低的特点, 以多域网络为模型算法框架, 结合目标运动过程中的尺寸变化特点, 提出了一种基于多域网络的红外目标跟踪算法。为了评估算法性能, 分别在VOT-TIR2016数据库和AMCOM红外数据上进行了实验。实验结果表明, 目标尺度预测机制能够显著提高算法的跟踪精度。     

一种基于运动目标ISAR像序列的三维重构方法

为解决运动信息未知的雷达目标三维重构问题,提出了一种基于目标逆合成孔径雷达(ISAR)图像序列的矩阵分解三维重构法.基于ISAR成像的基本原理,将ISAR成像过程公式化,推导出SAR成像投影矩阵方程式,给出了关联后的二维图像序列中散射点坐标与原目标散射点的三维位置的几何投影关系;利用矩阵因式分解的方法,从观测矩阵中分解出三维位置矩阵,实现重构;最后,以三维平底圆锥体为模拟目标,仿真验证了该算法的可行性,结果表明用于重构的图像帧数越多、图像信噪比越高,重构性能越好.     

利用双树复小波变换和SURF的图像配准算法

为了进一步提高图像配准的运算效率、匹配正确率及配准精度,提出了一种利用双树复小波变换和加速鲁棒特征（speeded up robust features, SURF）的图像配准算法。首先利用双树复小波变换将参考图像和待配准图像分解为低频部分和高频部分,选取其对应的低频部分作为SURF算法的输入图像,得到两者的粗匹配结果;然后通过随机抽样一致（random sample consensus, RANSAC）算法对粗匹配点对进行提纯,剔除误匹配点对,解决了SURF算法存在较多错误匹配点对的问题,同时计算出最佳匹配的变换模型参数;最后根据该变换模型参数对待配准图像进行几何变换,经双线性插值确定灰度,完成图像的配准。大量实验结果表明,与尺度不变特征变换（scale invariant feature transform, SIFT）算法和SURF算法相比,所提算法的运算速度更快,匹配正确率和配准精度更高,同时在抗噪声、抗旋转及抗亮度变化性能方面更加优越。     

光电成像制导中地面运动目标检测与跟踪

地面运动目标的自动检测与跟踪是对地精确打击光电成像制导中的核心任务。针对地面运动目标自动检测问题,提出了由粗到精的迭代全局运动补偿算法以补偿动平台引起的背景图像像素位移,基于变化能量测度的独立运动目标检测算法以及基于三帧序列图像的运动目标定位算法。针对地面运动目标跟踪问题,提出了融合运动特征和灰度直方图特征的粒子滤波器目标跟踪算法,实现可靠、稳定跟踪地面运动目标。利用实际航拍视频进行算法验证实验,比较了基于傅里叶-梅林变换 (Fourier-Mellin transform, FMT)、Kanade-Lucas-Tomasi (KLT) 特征跟踪、Harris角点和迭代全局运动补偿算法,验证了基于变化能量测度的独立运动目标检测算法和融合多特征的粒子滤波器跟踪算法的有效性。     

Electronic image stabilization system based on global feature tracking

A new robust electronic image stabilization system is presented, which involves feature-point, tracking based global motion estimation and Kalman filtering based motion compensation. First, global motion is estimated from the local motions of selected feature points. Considering the local moving objects or the inevitable mismatch, the matching validation, based on the stable relative distance between the points set is proposed, thus maintaining high accuracy and robustness. Next, the global motion parameters are accumulated for correction by Kalman filteration. The experimental result illustrates that the proposed system is effective to stabilize translational, rotational, and zooming jitter and robust to local motions.     

基于SVM与Mean-Shift的非刚性目标跟踪框架

针对动态背景下,序列图像中的非刚性目标跟踪问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)和均值移动(Mean-Shift)的序列图像目标跟踪框架。在初始图像中选择跟踪目标所处的矩形框,将目标框周围一定范围的像素作为背景。以目标和背景数据训练SVM二值分类器。运用得到的分类器对下一帧图像相同区域内的像素分类,得到二值的置信图(confidence map),在置信图范围内运用Mean-Shift算法求得当前目标位置,移动目标框和背景框的中心到目标位置,以10%的比例缩放目标框并选择最优者以适应目标尺度变化。以此时的目标像素和背景像素训练新的SVM分类器,进行下一幅图像的跟踪,直至完成整个序列图像跟踪任务。实验证明,该方法适用于动态背景及非刚性目标的跟踪,且实时性较好。     

基于多参量模型的全局运动估计算法

提出了一种基于特征点匹配的视频序列多参量运动估计算法,即将初始特征点域,进行梯度方向上的极坐标变换,并依据正交特征,作方向轴上的一维投影,构建出新的特征曲线,从而将孤立的特征点匹配转化成特征曲线相关.依据曲线的相关性,完成特征点对的匹配,最后使用最小二乘解算平移、旋转、缩放等变换参量.实验结果表明:算法的特征点误匹配率<5%,缩放误差<0.1%,平移误差<0.1像素;各参量估计范围:缩放因子s:0.7130°,平移参量|d|>35.算法在保证了高精度的同时,具有更为宽松的使用条件及适用性.     

一种基于高阶统计量的图像识别算法研究

提出了一种基于图像高阶统计量的识别算法。利用Radon变换将图像数据变换到一维空间,通过计算投影数据的双谱构造出具有比例和平移不变性的特征。利用Rapid变换获得特征的旋转不变特性;接着,利用阈值分析的方法进行特征选择,获得了较原始特征更好的识别效果。针对特征向量过长的问题,利用主元分析进行长度压缩。与不同方法的实验比较表明,算法能够有效地用于图像识别。     

双目视觉在粒子图像测量中的研究

针对粒子测速系统中空间点立体匹配难、空间信息难以表示的问题,构建了基于双目视觉的三维粒子测速一般模型。模型中提出并采用了分层提取的逐层相关法:即先对三维空间进行二维切分,然后结合粒子图像测速(particle image velocimetry,PIV)技术与粒子追踪测速(particle tracking velocimetry,PTV)技术对不同帧的二维粒子层面进行相关处理并求出粒子运动矢量。最后平面校正实验、空间切片重构实验以及人工合成粒子图的测速试验均证明了该方法的可靠性,使用该方法可以较精确的得到可测范围内空间任意点的矢量场。     

船舶航向-主机综合智能控制的虚拟仿真

提出并实现一种基于虚拟现实技术的船舶航向与主动力装置综合智能控制的可视化交互式仿真系统。论文建立了状态空间型船舶平面运动数学模型,给出该仿真系统的结构,讨论了系统的主要功能。本仿真系统支持红外跟踪立体眼镜,立体头盔等虚拟现实视觉设备并具有立体机舱声音效果。论文给出部分具有沉浸感的三维船舶运动和主机控制的虚拟现实仿真场景。     

复杂背景下基于改进粒子滤波的红外人体跟踪

为解决复杂背景下红外图像序列中的人体跟踪问题,提出了一种改进的粒子滤波跟踪方法。根据红外图像中人体目标的特点,首先建立人体的灰度直方图来提取其灰度特征,同时采用一种新的基于帧间差分和灰度概率分布图的方法提取其运动特征。然后将上述两种特征融合到粒子滤波框架中,用于粒子权值的计算,最终实现红外序列中人体的稳健跟踪。实验结果表明,和传统粒子滤波算法相比,该方法大大提高了复杂背景下红外人体跟踪的准确性和有效性,跟踪结果令人满意。

Abstract：

An improved particle filter tracking algorithm was proposed to solve the problem of human tracking in infrared image sequences under complex background.According to the characters of the human in the infrared images,the algorithm firstly constructed the gray histogram of the human to extract the gray feature,and at the same time utilized a new method based on the inter-frame difference and gray probability distribution image to get the motion feature.Then,the above-mentioned two features were fused into the particle filter frame to calculate the particle weights.Finally the robust tracking of human in infrared image sequences was achieved.The experimental results show that compared with the traditional particle filter algorithm,the presented method greatly improves the accuracy and effectiveness of the infrared human tracking under complex background,and the tracking results are satisfactory.     

基于HEVC的亚像素运动估计快速算法

利用在亚像素搜索区域内误差匹配函数以单峰曲面分布的特点,提出了一种改进的亚像素的快速搜索算法。根据整像素搜索的结果建立5点的误差曲面模型,估计1/2像素最佳点的位置,并确定1/2像素点搜索范围和搜索模板;再根据1/2像素搜索结果确定1/4像素点的搜索方式,完成亚像素搜索。实验表明,算法在峰值信噪比平均下降0.043 dB的条件下,减少了亚像素搜索部分近60%的计算量,在保证重建图像的主观质量和客观质量的同时,提高了编码效率。