一种基于SIFT特征光流的运动目标跟踪算法

针对传统光流跟踪算法计算复杂度高、受噪声影响大的问题,提出了一种基于尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)和卡尔曼滤波器的特征点光流跟踪算法。首先,利用SIFT算法提取图像中的特征点;然后,根据最小绝对值误差准则对运动目标的特征点进行匹配,建立卡尔曼滤波器方程来计算特征点光流;最后,通过光流特征聚类实现运动目标的识别与跟踪。实验结果表明,算法对自然场景中的运动目标具有良好的跟踪特性,稳定性好,计算量小,易于实现。     

一种快速稳健的图像配准算法

本文对图像配准问题进行了研究,提出了一种快速、稳健的基于特征点匹配的配准算法。采用小波变换建立图像金字塔,从分辨率最低的图像层开始进行特征点匹配,在次一层匹配时以上层匹配结果为粗值,在原始图像上得到初始匹配点后采用RANSAC算法稳健估计变换矩阵H;为了提高配准算法的精度,采用变换矩阵H引导两幅原始图像上的所有特征点重新进行匹配,对得到的匹配点集重新用RANSAC算法估计变换矩阵,并采用LM非线性优化算法进一步优化。通过实验分析对比,本文的算法比原算法速度更快,更稳健。     

一种新的基于光流的运动补偿算法

本文首先回顾了几种典型的运动补偿算法,在此基础上提出了一种新的基于光流的运动补偿算法,给出了详细的算法推导,并且和传统的运动补偿算法提出了比较,实验结果表明这种经过改进的光流运动补偿算法在ＰＳＮＲ以及运动矢量的分布上具有更好的性能。     

一种基于PSO的改进光流算法

针对变分光流法无法有效检测由间断、遮挡等因素造成的错误光流分量的缺陷,提出一种基于PSO(Particle Swarm Optimization)的光流算法。该方法在Classic+NL算法模型的基础上计算出光流后,引入前向光流和后向光流的运动一致性理论来判断遮挡区域,并通过基于PSO的修补法来实现对遮挡区域错误光流的有效修补,同时,利用邻域光流修补法实现了再次修补。实验结果表明,该方法能有效克服由间断、遮挡等因素造成的错误光流分量的缺陷,更准确地刻画出光流,提高光流的计算精度。     

一种优化梯度计算的改进HS光流算法

HS(Horn&Schunck)方法是光流计算中的经典方法之一。在经典HS方法中,图像中两点间的灰度变化被假定为线性的,而实际上灰度变化是非线性的。因此,在HS算法中最小均方差迭代的最终收敛点会产生偏移,从而导致光流计算结果的不准确。为此,详细分析了灰度估计不准确造成的偏差,提出了一种改进HS算法。实验部分给出了改进算法和其他经典光流计算方法的计算结果比较。实验结果表明,改进HS算法可以得到较好的计算结果,并能明显减少光流计算的迭代次数。     

一种基于SVD协方差加权技术的光流估计算法

本文以经典的L-K光流方程为出发点,提出了一种高效的基于SVD协方差加权的光流估计算法,并成功应用到柔性目标点跟踪中,有效地解决了传统L-K算法的孔径问题、深度不连续点的估计和长序列视频的漂移问题。基于标准测试序列的试验结果,证明该算法能有效地跟踪较长视频序列中具有2D和lD甚至基本没有纹理的具有退化结构的柔性目标点,同时结果还可以作为半稠密的点对应来解决SFM问题中的一个关键难题correspondence。     

一种改进的光流算法

光流法是运动图像序列分析的一种重要方法。该文通过引入前向－后向光流方程,计算其Hessian矩阵,把Hessian矩阵条件数的倒数作为Lucas－Kanade光流法的加权阵,可有效消除局部邻域中不可靠约束点,同时提高基本约束方程解的稳定性。实验表明该方法相对于其它梯度约束光流法具有更好的可靠性。     

改进的金字塔Lucas Kanade光流算法实现多姿态视频人脸特征点跟踪

目前,在人脸特征点跟踪领域,光流算法的使用较广泛。本文提出对小姿态人脸采用仿射变换矫正以及对大姿态人脸通过跟踪准确特征点的偏移量改进金字塔Lucas Kanade光流方法。实验结果表明,该算法比传统的金字塔Lucas Kanade光流算法在多姿态人脸特征点跟踪方面有更好的效果。     

基于角点光流与SVM的增氧机工作状态检测

在水产养殖中,实时检测增氧机的工作状态非常重要。因此,提出了一种基于角点光流与支持向量机SVM模型的增氧机工作状态检测方法。该方法首先通过摄像机采集增氧机停止/运行状态的视频,然后对相继前后两个视频帧,利用Harris算法检测前一帧图像的水花角点,再根据后一帧,用金字塔Lucas-kanade光流法计算角点的光流量,从而得出水花角点在两帧之间的帧间平均位移;然后,利用学习阶段视频的角点帧间平均位移数据训练SVM模型;最后利用训练好的SVM模型对增氧机实时工作状态进行判断。在工作阶段,采用一种过滤异常视频帧的方法,提高检测的准确率。通过实验表明,该方法适应于对不同光照、不同视频获取角度和不同拍摄距离条件下增氧机工作状态的实时监控,检测准确率高于直方图阈值分割方法。同时,该方法具有较好的鲁棒性和实时性。     

一种结合光流法与三帧差分法的运动目标检测算法

运动目标的检测是计算机视觉研究的重要内容之一,光流法是其中的一种重要方法.由于计算光流的算法复杂,限制了它的使用.本文提出一种结合光流法与三帧差分法的运动目标检测算法,该算法简化了光流的计算,选择图像中具有代表性的Harris角点,只对这些像素点计算光流信息,有效地减少了复杂度,由于检测得到的运动目标区域不够完整,引入了三帧差分法作为简化光流法的补充.经过实验,该方法使光流法达到了实时性要求,取得了好的效果,优于单独运用两种方法中的任何一种取得的效果.     

基于前—后向光流点匹配运动熵的视频抖动检测算法

目前大部分视频监控系统面临着高效实时性智能分析与低效滞后的人工故障排查的矛盾。视频质量智能诊断系统可以为此提供有效的解决方案。针对视频质量诊断系统中的画面抖动异常检测问题,提出一种简单有效的实用算法。该算法通过有效融合图像的稀疏光流与特征点匹配算法,根据前向-后向误差标准估计图像帧的全局运动参数,引入连续帧的运动熵用于衡量视频画面片段运动的混乱程度,判断是否存在视频抖动现象。算法在不同分辨率的实际监控录像数据集上进行了测试和比较。实验证明,该算法在一定程度上克服了大位移抖动的影响,具备良好的实时特性以及较高的检测精度,能够满足实际工作的需求。     

A region-based selective optical flow back-projection for genuine motion vector estimation

Motion vector plays one significant feature in moving object segmentation. However, the motion vector in this application is required to represent the actual motion displacement, rather than regions of visually significant similarity. In this paper, region-based selective optical flow back-projection (RSOFB) which back-projects optical flows in a region to restore the region's motion vector from gradient-based optical flows, is proposed to obtain genuine motion displacement. The back-projection is performed based on minimizing the projection mean square errors of the motion vector on gradient directions. As optical flows of various magnitudes and directions provide various degrees of reliability in the genuine motion restoration, the optical flows to be used in the RSOFB are optimally selected based on their sensitivity to noises and their tendency in causing motion estimation errors. In this paper a deterministic solution is also derived for performing the minimization and obtaining the genuine motion magnitude and motion direction.     

大位移变分光流计算的快速算法

目的 多尺度方法的提出解决了传统HS（Horn Schunck）算法不能计算大位移光流的问题,但同时也增加了迭代运算的步数。为加快迭代收敛速度,研究大位移变分光流计算的快速算法,并分析其性能。方法 将用于加快变分图像处理迭代运算的Split Bregman方法、对偶方法和交替方向乘子法应用到大位移光流计算中。结果 分别进行了精度、迭代步数、运行时间的对比实验。引入3种快速方法的模型均能够在保证精度的同时,在较少时间内计算出图像序列的光流场,所需时间为传统方法的11%~42%。结论 将3种快速方法应用到大位移变分光流计算中,对于不同图像序列均可以较大地提高计算效率。     

A Stochastic Approach for Blurred Image Restoration and Optical Flow Computation on Field Image Sequence

The blur in target images caused by camera vibration due to robot motion or hand shaking and by object(s) moving in the background scene is different to deal with in the computer vision system.In this paper,the authors study the relation model between motion and blur in the case of object motion existing in video image sequence,and work on a practical computation algorithm for both motion analysis and blut image restoration.Combining the general optical flow and stochastic process,the paper presents and approach by which the motion velocity can be calculated from blurred images.On the other hand,the blurred image can also be restored using the obtained motion information.For solving a problem with small motion limitation on the general optical flow computation,a multiresolution optical flow algoritm based on MAP estimation is proposed. For restoring the blurred image ,an iteration algorithm and the obtained motion velocity are used.The experiment shows that the proposed approach for both motion velocity computation and blurred image restoration works well.     

基于深度卷积特征光流的形变医学图像配准算法

光流法是一种基于光流场模型的重要而有效的形变配准算法。针对现有光流法所用特征质量不高使得配准结果不够准确的问题，将深度卷积神经网络特征和光流法相结合，提出了基于深度卷积特征光流（DCFOF）的形变医学图像配准算法。首先利用深度卷积神经网络稠密地提取图像中每个像素所在图像块的深度卷积特征，然后基于固定图像和浮动图像间的深度卷积特征差异求解光流场。通过提取图像的更为精确和鲁棒的深度学习特征，使求得的光流场更接近真实形变场，提升了配准精度。实验结果表明，所提算法能够更有效地解决形变医学图像配准问题，其配准精度优于Demons算法、尺度不变特征变换(SIFT) Flow算法以及医学图像专业配准软件Elastix。     

基于PWC-Net的多层权值和轻量化改进光流估计算法

针对现有光流估计方法实时性不够的问题,提出轻量化的深度可分离卷积的PWC-Net改进模型(depth separable pyramid, warping and cost volume, DS-PWC)。其改进是将常规二维卷积网络层解耦为深度可分离卷积层,并且DS-PWC在金字塔层增加基于层数的权重系数,从而使得网络结构在不损失精度的情况下大幅减少模型参数量。在训练过程中,使用图像及对象感知数据随机擦除(image and object-aware random erasing, I+ORE)等数据增强技术,进一步提升估计预测结果泛化能力。实验结果表明,在数据集测试DS-PWC模型,在保持质量的同时运行效率达到约58 fps(frame per second)。同时为了验证算法有效性,进行了模型结构和数据增强的消融实验。结果证明了DS-PWC模型的有效性。     

融合IMU去除运动模糊的改进光流匹配算法

为进一步提高视觉SLAM中的光流匹配精度和速度,提出一种融合惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）去除运动模糊的改进光流匹配算法。该算法首先利用IMU运动信息计算的点扩散函数去除运动模糊,提高特征点匹配率;其次在LK（Lucas-Kanade）光流的基础上引入梯度误差,并使用图像梯度L1范数作为正则项模拟稀疏噪声,构建代价函数;然后利用IMU预测特征点位置作为该算法初始值,并加入BB（Barzilar-Borwein）步长改进原有的高斯牛顿算法,提高计算速度。实验表明,通过两帧之间比较,该算法的效率和精度均优于LK光流法;然后将该算法集成到VINS-Mono框架,在数据集EuRoC上结果显示,该算法提高了原有框架的定位精度和鲁棒性。     

Segmentation of optical flow fields by pyramid linking

A method of image segmentation known as pyramid linking was developed several years ago for segmenting images into gray level subpopulations. This method is applied here to the segmentation of optical flow fields. The algorithm makes use of a hierarchical data structure, called a pyramid, in which an image has a stack of representations each of which has a coarser resolution than the one below. Each node constructs a model of the flow in the region of the image that it represents and then decides which of its fathers (on the level above) best represents this flow.     

基于遮挡修补的TV-L1光流算法

当前比较流行的TV-L1光流算法,在不失精确度的前提下,能够利用双向求解机制来降低运算量,但无法有效地处理由间断、遮挡等因素造成的错误光流分量的缺陷。通过前向光流和后向光流的运动一致性理论来判断遮挡区域的光流分量,通过单调递减函数对遮挡区域进行处理,抑制了遮挡区域错误光流对邻域的扩散,提出了同帧邻域光流的横向修补和相邻帧光流的纵向修补。实验表明,该方法能够很好地处理遮挡情况,提高了光流的计算精度。