基于改进活动轮廓的视频对象自动分割及跟踪算法

为了能够从视频序列图像中准确地提取出运动视频对象,提出了一种基于改进活动轮廓的视频对象自动分割及跟踪方法。该方法首先采用连续帧间差的4次统计量假设检验来确定视频对象的运动区域,并使用形态滤波消除残余噪声和空洞;然后根据3帧序列图像得到的前后运动区域的相与运算来有效地解决运动视频对象前后帧的遮挡问题,以获得视频对象模板,当提取出视频对象模板的边缘轮廓后,再用梯度向量流场作为外力的改进活动轮廓算法来获得视频对象的精确轮廓;最后以此视频对象的轮廓为基础进行运动补偿,以得到下一帧图像的初始曲线,再使用改进的活动轮廓算法对下一帧图像进行分割,即可实现视频对象的跟踪。该方法不仅能够消除差分图像中的显露背景,得到运动视频对象精确的轮廓,并且可进行多目标的分割与跟踪。     

普通话发音过程中的舌3维运动控制模型

目的 言语发音过程中发音器官及其运动形态的精确可视化对发音机制的理解、言语疾病的诊断和治疗以及人机言语交互研究都具有重要意义。舌作为言语产生的重要器官,因其运动速度快、变形复杂、发音过程中不可见等原因,可视化比较困难。为此,提出一种基于统计模型法研究汉语普通话元辅音发音时舌的3维动态控制模型。方法 首先采集普通话元辅音发音过程中讲话人的磁共振图像（MRI）,采用手动标记法提取舌轮廓并建立静态3维网格模型;其次以模型顶点为变量,通过线性主成分分析法提取控制参数并建立舌运动控制方程;最后对发音过程中舌运动控制仿真效果进行评估。结果 共提取含舌尖、舌体、舌背和下颌在内的6个3维模型运动控制参数,下颌参数控制下颌张合引起的舌旋转运动,舌体和舌背参数分别控制舌前后、拱起和凹陷运动,舌尖参数分别控制舌尖上下、前后和上翘运动,所提取的6个参数可以表达87.4%的舌3维运动变化,仿真效果优于其他语言的运动控制结果。结论 本文方法可以有效应用于汉语普通话发音的舌建模与3维运动控制,降低舌3维运动建模的复杂性,研究结果可以为汉语普通话发音过程中的器官可视化提供有用信息。     

一种基于细菌觅食优化算法的舌体分割算法

针对医学舌体数字图像的准确分割,提出了一种基于细菌觅食优化算法(BFOA) 和 Snake 活动轮廓模型相组合的舌体分割算法。首先,以信息熵与 Kapur 算法相结合作为自适 应函数来改进 BFOA 算法,通过改进的 BFOA 算法计算舌体图像的最佳图像二值化阈值,并将 舌体图像二值化;然后,利用舌体图像的对称性提取舌体的关键边缘点,并基于 B-样条插值算 法由关键点集合插值得到闭合的 B-样条曲线,作为 Snake 模型的初始轮廓;最后,通过 Snake 模型计算求解,即可准确提取舌体的轮廓曲线。实验结果表明,改进算法能够高精度地分割出 舌体图像,并能消除基本 Snake 模型在初始轮廓曲线选取中存在的人机交互难题,实现了舌体 图像的自动分割。     

一种新的车辆遮挡检测与分割方法

遮挡是图像处理和运动物体跟踪过程中比较难解决的问题。针对交通视频中车辆遮挡问题,提出了一种基于统计模型的车辆遮挡分割算法。该算法在提取出运动车辆的基础上,使用横向-纵向扫描方法对运动车辆前景模板进行去空洞处理,得到完整的运动车辆区域;利用统计模型判断是否发生遮挡,如果判断车辆发生遮挡,在加入纠错机制的前提下得到正确的遮挡点,同时确定遮挡区域;利用边缘提取方法分割出遮挡区域,得到完全分隔的车辆。实验结果表明,该方法能够很好地解决车辆部分遮挡问题。     

数字城市中矩形建筑物区域的自动获取

为了缩小基于视频的数字城市三雏重建中建筑物特征点的提取匹配的搜索范围,需要对目标建筑物区域进行快速提取.以矩形建筑物为例,首先对预处理后的图像做Hough变换,获取直线段集合;然后,在分析建筑物轮廓线的相互位置关系时,利用提出的点密度和Hough空间中计数嚣的数值,筛选出直线段集合中能表现建筑物轮廓信息的直线段.实验结果表明,运用点密度能去除干扰线段,算法对建筑物上下轮廓和左右轮廓采用不同的提取策略,在由于拍摄角度而造成的建筑物畸变的情况下,能快速准确地提取出矩形建筑物区域.     

动态背景下的稀疏光流目标提取与跟踪

目的 针对背景和摄像机同时运动情况下的运动目标提取与跟踪,提出一种基于稀疏光流的目标提取与跟踪新方法。方法 首先,利用金字塔LK光流法生成光流图像匹配相邻两幅图像的特征点,依据光流图像中的位移、方向等光流信息初步划分背景和前景目标的特征点;然后利用中心迭代法去除不属于目标运动区域的噪声特征点;最后,通过前N帧图像目标特征点的最大交集得到属于目标的稳定特征点并在后续帧中进行跟踪。对于后续跟踪图像中存在的遮挡问题,引入了一个基于特征点的遮挡系数,运用Kalman预估算法得到目标位置的预测,并且在目标重新出现时能够迅速定位目标。结果 与已有的光流匹配算法相比,本文算法的目标特征点误检率降低了10%左右,成功跟踪率达到97%;引入预估器使得本文算法对有遮挡运动目标也能够实现准确跟踪和定位。结论 本文算法对复杂动态背景下无遮挡和有遮挡的持续运动目标跟踪均具有准确识别定位性能,满足实时要求,适用于缓慢或者快速移动的运动场景目标提取和目标跟踪。     

基于Mumford-Shah模型的时空视频运动对象分割

针对目前视频对象分割中存在的结果轮廓不精确和不能有效从复杂背景分离出对象的问题,在基于时空分割的基础上,提出了一种采用Mumford-Shah模型的时空联合分割技术。该算法采用序列图像帧间差的高阶统计量(HOS)假设检验,自动分离运动区域和背景区域;采用MS泛函模型精确地将当前视频分为不同的灰度连续区域;最后,通过对空域分割后的图像和二值运动掩模图像进行投影运算得到运动对象。实验结果表明,该算法不需要进行中值滤波的预处理,具有并行机制,能提取运动对象较精确的边缘轮廓,是一种有效的图像分割方法。     

发音过程中舌头运动的3D可视化方法*

研究中文发音过程中舌头运动的3D可视化问题。根据核磁共振数据构建舌头精细的3D模型,在此基础上,提取舌背表面处3个点的EMA数据为驱动源,利用弹簧网技术真实再现中文发音过程中的舌头运动。为了验证文中建模和舌头运动合成方法的有效性,使用计算机图形学的方法模拟舌头运动的细节效果,并对比其与由语言学家亲自拍摄的“普通话发音器官动作特征”的X光影像。实验表明,文中方法实现的3D舌头运动符合真实的舌头运动情况,拥有广泛的应用前景。     

脑部MRI图像的半自动实时轮廓提取方法

研究脑部MRI图像的实时轮廓提取问题.由于脑部MRI图像分辨率高且信息量大,传统方法对整幅图像做图像分割和轮廓搜索,难以保证实时精确的轮廓提取.为解决上述问题,提出一种用区域分解和图像标记的实时轮廓提取方法,将感兴趣区手动分解为若干个自定义子区域的集合,依次提取各子区域轮廓并与当前图像轮廓合并,最终实现感兴趣区的轮廓提取.标记图像记录医学图像上各点的标记状态用于边界跟踪,提取当前子区域的轮廓后,标记图像上各点状态随之改变,对其做邻域搜索可得到合并后的医学图像轮廓线.实验结果表明,改进方法可实时流畅地提取感兴趣区域轮廓,鲁棒性强,对狭窄连通区域和外表面轮廓也有很好的提取效果.     

一种时域和梯度域相结合的视频对象提取算法

为了从复杂背景中精确地提取出视频对象,提出了一种融合时域和梯度域信息的视频对象提取算法,可以有效地提取出复杂背景下的视频运动对象,并解决前景与背景一致情况下,背景剔除方法所带来的空洞问题。首先在时域空间中分别采用背景剔除和帧间差分方法生成初步的视频对象,并利用形态学中的二值腐蚀和膨胀方法对视频对象进行处理;然后,在梯度域空间中用Sobel算子进行视频对象边缘检测,并结合时域空间中的视频对象,生成精确的视频对象轮廓边缘;最后,采用启发式搜索方法连接视频对象轮廓边缘点,进而提取出视频对象。实验结果表明,该方法能够比较完整精确地从复杂背景中提取出视频对象。     

仿射不变轮廓匹配的视频拼接研究

为了解决复杂场景变换时视频拼接的精度问题,提出了一种仿射不变轮廓匹配的拼接算法——利用场景中主要区域的轮廓信息对视频图像进行匹配,然后利用匹配点求解运动参数进行拼接。该方法克服了传统拼接算法在复杂的场景变化以及重叠区小的情况下拼接精度低的问题。与基于SIFT的拼接算法对比表明,该算法实现了图像序列的高精度拼接,不仅能适应仿射变换,并且对于重叠区域小,存在运动遮挡的视频具有一定的鲁棒性。     

应用多尺度纹理边缘的居民地轮廓提取

提出了一种多尺度纹理边缘与感知编组结合的居民地轮廓提取方法,用于在航空影像上提取居民地轮廓。该方法首先根据影像边缘点的尺度信息计算边缘隶属度,生成多尺度边缘图像;然后将边缘点属于高纹理区域的概率表示为边缘隶属度的函数,通过计算边缘点的概率确定高纹理区域边缘;最后利用曲线跟踪连接提取点形成初始零散轮廓集,并应用感知编组连接初始轮廓,获得完整闭合的居民地轮廓。实验证明,提取的居民地轮廓位置准确且完整闭合。     

基于全局运动对比度的轮廓编组元提取算法

在轮廓编组计算模型中,编组元的提取对于轮廓编组结果具有重要的影响。针对复杂场景中目标轮廓易与非目标边缘混淆的问题,提出了一种基于全局运动对比度的编组元提取算法。提出了基于边缘片段的运动相似度度量方法,并通过相似度定义了场景中的全局运动对比度,以此对非目标边缘片段进行抑制,从而提取出更为有效的目标轮廓边缘片段构成编组元集合。在Moseg_dataset数据集上的实验结果证明,提出的全局运动对比度对于非目标边缘片段具有良好的鉴别能力,相比较目前轮廓编组计算模型中基于边缘检测和轮廓检测的编组元提取算法,该算法显著降低了编组元集合的规模,提高了编组元集合的有效性。在相同的轮廓编组算法中,该算法提取的编组元集合能取得更优的编组结果。     

基于加速健壮特征拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法

针对超声心动周期序列图的腔室自动分割过程中,弱边缘轮廓难以有效提取的问题,提出一种基于加速健壮特征(SURF)拟合算法和Chan-Vese模型的超声图像腔室分割方法。首先对序列中第一帧图像进行人工标记弱边缘轮廓;然后,提取弱边缘轮廓周围的SURF点,建立Delaunay三角网;接着,通过相邻两帧之间的特征点匹配,预测后续帧的弱边缘轮廓;之后,用Chan-Vese模型提取粗糙轮廓;最后采用区域生长算法得到精确的目标轮廓。实验结果表明,该算法能较好地完整提取超声序列图像中含弱边缘的腔室轮廓,并且与专家手动分割结果相近。     

一种基于动态规划的视频分割方法

提出一种基于动态规划的自动视频分割方法 ,该方法由运动区域识别、运动边界提取以及轮廓连接三步组成 ;同时提出一种基于动态规划的轮廓连接新算法 ,该算法能在运动区域中跟踪物体的运动边界 ,并同时检测出场景中位于非运动区域的静态物体边界 .文中的方法在 5 0 0 MHz的 Pentium III PC机上实现 ,当系统运行在由 USB摄像头采集的、图像帧大小为 3 2 0× 2 40象素的视频流上时 ,进行帧捕捉、视频分割和显示结果达到了 15 Hz的处理速度 ,符合实时性的要求     

基于改进C-V模型的步态轮廓提取方法

为从步态图像视频序列中提取运动人体轮廓,提出一种新的分割算法。结合背景减除法和对称帧差法初步提取运动人体区域,采用形态学方法消除噪声和阴影,提取较完整的人体轮廓,将此轮廓作为改进C-V模型的初始零水平集,通过少量迭代达到细化人体轮廓的目的。在NLPR步态数据库上的实验表明,该方法能提取完整、精确的运动人体轮廓,消除了大量阴影,具有良好抗噪性且时间复杂度低、识别率高。     

边缘算子在视频对象提取中的应用

提出了一种基于边缘检测算子的视频对象提取算法，用于在视频会议、新闻等视频序列的关键帧编码中提取视频对象的区域，为随后的运动估计和检测提供参考对象．首先分析了两种常用的边缘检测算子：Marr算子和Canny算子，并分别对视频关键帧进行边缘检测；然后从边缘图像中扫描出对象区域，生成掩码图像；最后与原始图像进行与操作得到对象．实验表明：采用Canny算子能够提高关键帧中视频对象提取的正确性，为整个视频序列中的对象提取提供了较优的参考帧。     

基于遮挡区域建模和目标运动估计的动态遮挡规避方法

对于运动视觉目标，如何对遮挡区域进行规避是视觉领域一个具有挑战性的问题.本文提出了一种新颖的基于运动视觉目标深度图像利用遮挡信息实现动态遮挡规避的方法.该方法主要利用遮挡区域最佳观测方位模型和视觉目标运动估计方程，通过合理规划摄像机的观测方位逐渐完成对遮挡区域的观测.主要贡献在于:1）提出了深度图像遮挡边界中关键点的概念，利用其构建关键线段对遮挡区域进行快速建模；2）基于关键线段和遮挡区域建模结果，提出了一种构建遮挡区域最佳观测方位模型的方法；3）提出一种混合曲率特征，通过计算深度图像对应的混合曲率矩阵，增加了图像匹配过程中提取特征点的数量，有利于准确估计视觉目标的运动.实验结果验证了所提方法的可行性和有效性.     

基于角点运动约束的感兴趣区域提取算法

传统光流法提取感兴趣区域时运算量巨大,不能满足实时性的要求。针对这一问题提出一种基于角点运动约束的感兴趣区域提取算法。算法利用Harris算法对视频图像进行角点检测,通过对角点区域进行预处理,提取出前景角点区域,在此基础上利用光流法建立角点区域光流场,通过建立运动约束和阈值处理提取运动目标前景。算法仿真结果显示:算法可以准确提取感兴趣区域,抗干扰能力强,可以满足实时性的要求。     

一种基于运动轮廓的目标跟踪方法

为了解决目标跟踪中出现的遮挡问题,提出了一种基于运动轮廓的日标跟踪方法.通过对当前帧前面两帧图像统计加权来获得背景,并通过网格化加速了目标检测效率,降低了运算次数;然后采用的背景差分法来提取运动轮廓,通过运动轮廓获取目标相关特征进行跟踪,并采用结合基于运动轮廓色度匹配及卡尔曼滤波预测的方法进行遮挡问题的判断和处理.仿真实验结果表明算法可以准确地跟踪目标,并能很好的处理跟踪时出现的遮挡及互遮挡问题.