摄像机运动下的动态目标检测与跟踪

研究摄像机运动情况下的运动目标检测和跟踪问题.给出了一种基于块匹配的背景运动补偿差分方法.将此算法和对称差分法结合,给出了一种动摄像机的运动目标跟踪方法,以复杂场景下的人为跟踪目标进行了实验.取得了不错的跟踪效果.实验结果表明,该方法不仅消除了摄像机运动给目标检测造成的影响,而且检测提取的目标比较完整.该方法实现了对运动目标的大角度跟踪,在单摄像机的视频监控系统中有一定的实用价值.     

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

帧差法在运动目标实时跟踪中的应用

介绍了一种运动目标实时跟踪方法,主要利用改进的帧插法检测目标,并根据目标运动方向来控制摄像机移动.经实际应用证明,该方法满足了运动目标跟踪的实时性要求,符合工程实际的需要.     

一种基于动态背景的运动目标提取方法

为了实现旋转摄像头下运动目标的监控,提出了一种动态背景下提取运动目标的方法．在全局运动估计过程中,首先提取当前帧的特征点并将其离散化,然后以特征点为中心在当前帧和前一帧之间进行块匹配,其后用3σ准则除去误差块,从而得到全局运动估计量,并且在VC平台上实现了该算法．     

摄像机主动位姿协同的人脸正视图像获取方法

为了主动调整摄像机的位置姿态以在物方空间降低由人脸旋转带来的影响,提出人脸-摄像机主动位姿协同方法. 利用工业摄像机与同步带类运动控制器搭建位姿协同环境,根据单像空间后方交会方法求解运动人脸姿态角和相对位置,计算人脸、摄像机和运动控制器各坐标系之间的映射关系,摄像机运动由相邻采样时刻摄像机相对位置和人脸姿态角计算得出的摄像机协同位姿控制,主动、实时地获取人脸正视图像. 实验表明,运动轴上的摄像机点位误差小于10 mm,取得的人脸正视图像提高了人脸纠正的精准度与鲁棒性.     

单目序列的刚体目标位姿测量

针对单目相机不具备构建合作目标的情况及其对平面上运动目标位姿测量的应用需求,提出一种基于目标轮廓的运动目标位姿自动解算方法.该方法以目标三维几何模型和相机参数作为先验信息,利用OpenGL生成位于不同位姿的运动目标模拟图像,通过模拟图像与实拍图像之间的关系进行位姿的求解.首先由离散位姿集合的模拟图像得到运动目标轮廓集合,由实拍图像运动目标轮廓与离散位姿轮廓集合中轮廓间的关系确定运动目标的初始位姿.然后构建初始位姿下模拟图像的目标轮廓与实拍图像目标轮廓间的距离代价函数,采用非线性优化算法迭代求解运动目标的精确位姿.实验结果表明,提出的方法可以有效地测量运动目标的位姿,且当图像中纹理复杂、受阴影影响时仍能取得较好的测量结果.     

视频监控系统中的多摄像头跟踪优化设计

针对分布式广域视频监控系统,提出了一种基于多摄像头融合的跟踪优化方法.该跟踪优化算法根据目标优先级和目标在各个摄像头中的遮挡状态及其分割图像大小进行数据加权融合,优先分配高优先级目标给具有最佳权值的摄像头进行跟踪,并动态平衡各个摄像头的跟踪负载,将跟踪负载过重的摄像头中的低优先级目标分配给其他摄像头进行跟踪.为了有效地建立重叠摄像头之间目标的对应关系,对于摄像头远离监控地平面和目标的场景,通过摄像头监视背景图像之间的SIFT特征匹配自动生成对应点,利用这些对应的关键点确定重叠摄像头之间的单应性变换矩阵参数,再根据目标质心坐标之间的单应性变换进行一致性匹配;对于摄像头近邻监控地平面和目标的场景,通过目标分割图像之间的SIFT特征进行一致性匹配.实验结果表明:该方法能有效地实现广域监控场景中多摄像头的协同跟踪,达到了较高的跟踪性能.     

FOV线生成的一种新方法

在多摄像机跟踪中,主要的难点是如何在多个摄像机之间对相同的目标建立正确的对应关系.摄像机视野边界(FOV)线是近年来出现的一种新的有效的解决多摄像机跟踪中目标交接问题的工具.因此,精确生成视野边界线成了解决问题的关键所在.根据投影不变量FOV线生成法,在生成视野边界线时不依赖于场景中目标的运动,并且不需要摄像机参数的信息.应用PETS2001数据库里的两组不同序列进行尝试,实验结果表明,对于视野边界线恢复,其鲁棒性与可靠性都较好.     

矿井移动载体摄像的电子稳像算法

针对矿井移动载体摄像造成的视频抖动,提出一种电子稳像算法,分离移动载体摄像中的主动扫描运动矢量和随机抖动矢量,实现视频序列的稳像补偿.算法首先利用平移运动模型建立图像运动矢量估计方程,以视频序列的角点特征建立帧间映射,求解其最小二乘解得到帧间图像全局运动矢量.然后针对移动载体摄像抖动的不确定性,构建粒子状态预测方程,采用二维欧氏距离定义观测值和观测概率密度,求解运动补偿矢量.通过算法有效性和稳像准确度实验,结果表明:该稳像算法可有效保留摄像机主动扫描运动、去除随机抖动,提高了输出视频的图像质量,稳像后峰值信噪比(PSNR)的平均值比稳像前提高了25.38DB.     

基于立体视觉的三维空间入侵检测

针对平面视频监控无法感知运动物体深度的缺点,提出了基于立体视觉进行三维空间入侵检测的理论和方法。采用双目平行摄像系统,基于立体校正后的左右图像进行视差计算,并在视差图的基础上直接对运动物体做入侵判别;同时,设计了三维敏感区域的设置和报警策略。为了加快计算速度,采用一种基于下采样块匹配的方法来计算代价空间,最后用快速的局部动态规划输出视差图。在计算某目标的实际视差时,与目标的运动区域检测相结合,以减小计算误差。实际测试结果表明,该方法可以有效地探测到三维空间的运动目标入侵。     

基于传感器调焦的设计与实现

分析了温度、大气压力、摄影高度的变化对航空相机离焦的影响,提出了计算相机离焦量的数学方程,给出了基于温度、压力传感器信号和GPS高度数据通过移动CCD进行自动调焦的设计,试验结果表明,这种方法不仅可行,而且调焦精度高,非常适用于航空相机系统。     

双通道两视干涉相位差解径向速度模糊方法

针对合成孔径雷达地面动目标显示(SAR-GMTI)系统中动目标径向速度估计存在模糊的问题,提出了基于双通道两视干涉相位差实现无模糊估计径向速度的方法．该方法在距离频率域构造两视数据,将不同通道数据做干涉处理以得到两视数据的干涉相位．两视数据的干涉相位差不存在缠绕问题,可以用来无模糊地估计径向速度．理论推导证明,所提方法有效提高了最大不模糊速度．文中着重分析了两视数据距离频率间隔对径向速度估计性能的影响．通过仿真和实测数据处理验证了所提方法．     

椭圆拟合的圆环模板摄像机标定

结合平面模板和一维标定物摄像机标定方法的优点,提出了一种新的基于椭圆拟合的圆环模板摄像机标定方法．该方法设计了一种新的圆环模板,只需要3副模板图像即可标定摄像机; 通过引入椭圆拟合精确定位圆环模板特征点,利用非线性优化进一步提高了摄像机的标定精度．仿真实验结果表明,该方法精确度高、鲁棒性强,通过在真实图像上的实验,验证了该算法的性能．     

一种基于空间信息的运动目标检测方法

针对现实生活中由于光照变化、背景噪声干扰、摄像机抖动等因素对运动目标的检测与识别存在巨大挑战的问题,提出了一种基于空间信息的运动目标检测算法。通过对像素点及其区域的亮度和角度差分等信息提取特征,建立背景模型,去除光照因素的干扰,比较当前帧和背景模型的相似系数确定前景区域,并且采用了自适应阈值的方法二值化前景图。实验证明,该方法能克服光照突变等复杂背景的干扰,实现对运动目标实时准确检测。     

复杂环境下运动摄像机稳定跟踪运动目标算法

在复杂环境中,运动摄像机跟踪运动目标是一项相当困难的工作。在基于目标颜色特征的Mean Shift跟踪算法中,引入感兴趣区域（ROI,Region of Interest）,减少背景干扰及降低计算消耗。提出基于目标强度和目标面积的目标危机判别函数,对强干扰、遮挡情况进行识别;采用直方图维数和量化等级数自适应选取策略解决强干扰,采用子区域搜索选优策略解决目标遮挡和重新捕获的问题。为使被跟踪目标锁定在摄像机视野中央区域,采用基于速度调节的闭环控制模型,驱动PTZ摄像机,跟踪运动目标。实验结果表明,算法对背景干扰和遮挡具有较强的适应性,摄像机可以平滑稳健地跟踪快速运动目标,而且系统计算代价小,完全达到了实时的运行速度。     

基于改进DRLSE的运动目标分割方法

为了得到精准、连续的运动目标轮廓,提出将帧间差分法和改进的距离规则水平集演化(DRLSE)方法结合应用于运动目标分割.采用帧间差分法得到运动目标的初始轮廓;使用在能量泛函的外力项中融入运动序列时空变化信息的DRLSE方法进行轮廓演化,避免演化受背景边缘干扰,得到精准的运动目标轮廓;根据精准目标轮廓的反馈估计运动方向,并结合帧间差分法为后续的DRLSE提供一个较佳的初始轮廓,能显著提高运动目标的分割速度.实验结果表明,与现有算法相比该改进方法能够更精确、更快地得到运动目标轮廓.     

非线性参数辨识方法及其在航天继电器可靠性测试数据分析中的应用

提出了采用航天继电器的动合触点运动时间和超程时间来研究触点性能和工作的可靠性,并提出来用高斯－牛顿法及其改进方法（迈克脱法）对航天继电器衔铁运动触动阶段的非线性数学模型进行多数辨识。实测分析计算的结果表明,所来用的方法是有效的。     

移动相机下的地面运动目标分割技术

提出了一种新的移动相机下的地面运动目标分割方法,运用一种称为"多平面视差约束"的三视角约束方法把图像序列中的每个像素点区分成背景区域和运动目标区域.该方法是在"平面和视差"框架的基础上提出来的,克服了之前几何约束方法存在的视差问题,而且不需要固定的参考平面.同时,在相机跟随目标相同方向移动时,将极线约束的面退化问题简化为线退化问题.实验结果证明了该方法的优越性.     

一种基于Tsai法的摄像机改进标定法

为了提高摄像机标定精度和降低标定的复杂度,在Tsai两步标定法的基础上,提出了一种改进标定法.该方法采用分步标定的思想,以创建的平面模板为标定物,利用共面点便可线性求解出摄像机的内外参数.建立的摄像机模型考虑了径向畸变,有利于提高标定精度,标定过程只需要线性计算,避免了繁琐的非线性优化.     

3D混杂场景中机械臂自主分拣小目标的方法

为解决机械臂在大小目标共存的3D混杂场景中无法利用3D视觉传感器直接感知分布于操作视场范围内的小目标这一难题,提出一种基于"固定安装的全局Kinect深度相机"与"安装在机械臂末端执行器上的移动相机(手眼相机)"相结合的视觉系统混合配置方法.固定的全局Kinect深度相机用于感知并获取视场范围内的大目标点云,进而识别估计其位姿,然后借助路径规划技术引导机械臂到达大目标的上方,启动手眼相机近距离获取小目标的图像;离线阶段获取小目标的CAD模型,虚拟2D相机在以目标中心为球心的虚拟球表面的不同位姿和不同半径处拍摄目标的一系列二维视图,并且储存在目标的3D形状模板数据库中;在线阶段从真实手眼相机拍摄的场景图像中基于图像金字塔分层逐一搜索匹配,找到与目标模板相匹配的所有实例并计算其二维位姿,经过一系列转换后得到在相机坐标系下的初始三维位姿,应用非线性最小二乘法对其进行位姿修正.由ABB机械臂和微软Kinect V2传感器以及维视图像公司的工业相机进行位姿估计精度实验和混杂目标分拣实验,利用棋盘标定板来测定目标真实的位姿.实验结果表明,位置精度0.48 mm,姿态精度0.62°,平均识别时间1.85 s,识别率达到98%,远高于传统的基于特征和基于描述符的位姿估计方法,从而证明了提出方法的有效性和可行性.