一种基于灰度投影与块匹配的视频序列快速稳像算法

针对视频图像序列的不稳定性,结合灰度投影算法与块匹配法各自的特点,提出了一种可以快速消除图像序列间平移和旋转抖动的新型电子稳像算法.该算法首先采用灰度投影法估计与补偿图像序列间的平移运动,然后用拉普拉斯算子在图像边缘处选取灰度信息比较丰富的小块模板,利用块匹配法计算模板的平移运动,再结合模板在图像上的位置估计图像的旋转...     

电子稳像的灰度投影三点局域自适应搜索算法

灰度投影算法是检测图像序列帧间运动矢量,实现电子稳像的关键技术之一。通过对其相关曲线的分析,基于单峰性的特征,提出了三点局域自适应搜索算法,即:在搜索宽度内均匀选取3点,计算比较其相关值,判断相关曲线梯度的变化方向,相应调整搜索参数,获得帧间运动矢量,在此基础上即可进行运动滤波和图像补偿,从而实现电子稳像。当搜索宽度为2n-1(n=1、2……且2n-1小于搜索方向上图像宽度的一半)时其运算量仅为3n,而非以往全局搜索算法的2n 1-1,从而克服了运算量大、耗时长的缺陷。该算法得到了仿真实验的验证。     

基于尺度变化的图像灰度投影算法

为了延拓灰度投影算法计算时间上的优越性能,解决传统投影法无法估计视频序列缩放参数问题,本文提出了一种新的基于尺度变化的灰度投影算法.算法根据缩放下投影矢量的特征,采用对数映射其坐标空间的方法,将矢量缩放参数降维成平移参数估计,再使用一维矢量互相关运算求解偏移量.实验结果表明,算法具有较好的鲁棒性,缩放系数位于0.7＜a＜1.3时,256×256图像块的解算时间为0.031s;参数求取精度＜0.03,能够较好的应用于视频帧序列的实时处理.     

电子稳像技术在船载电视监视系统中的应用

本文简述了电子稳像技术的基本原理,重点介绍了国内自主研发的船载电视监视系统电子稳像器的实现和主要性能特点,以及为满足性能要求而采用的运动检测和补偿技术.该电子稳像器采用灰度投影算法检测序列图像当前帧和参考帧之间的运动矢量,并且通过算法改进实现亚像元检测.在补偿图像运动时,通过采用平滑算法,避免了在图像补偿时出现的马赛克现象,保证了图像补偿精度.实验结果表明,本文提出的电子稳像器具有稳像精度高,实时处理能力强和较好的实际应用效果.     

基于刚性运动模型的全局运动矢量探测方法

针对帧间旋转图像序列的稳定处理,提出一种新的运动矢量探测方法.首先进行多区域的块匹配,得到不同区域的局部平移运动矢量;然后利用刚性运动模型,获得包含旋转角度的全局运动矢量.与平移运动模型相比,刚性运动模型更加符合帧间运动的真实过程,因而本方法具有更好的稳像效果.航拍图像处理结果表明,帧间峰值信噪比达到29.47 dB,比基于平移运动模型的方法提高2.02 dB.     

动背景下帧差分法与边缘信息融合的目标检测算法

针对动背景下运动目标的检测问题,文中提出了改进的三步搜索算法有效地提高灰度投影法检测序列帧间运动矢量搜索速度,同时保持了运动矢量的搜索精度.首先通过帧间运动矢量补偿将连续三帧图像的相同背景稳定在同一幅图像的相同位置上,其次对连续的三帧图像进行边缘信息提取,并对三帧连续的边缘图像进行差分法运算,最后结合数学形态学的闭运算...     

视频编码中基于时空信息运动估计的研究

提出了一种基于视频图像的时间和空间相关性信息的运动矢量预测方法，由于相领两帧图像中的内容应具有相关性，图像中物体的运动轨迹也具有相似性，因此可以利用前一帧图像中宏块的运动矢量确定运动轨迹，进而估计当前宏块的运动矢量，但是这种运动估计是受限的，因为估计运动矢量时的宏块顺序是逐行的按先后顺充进行，在当前帧中，当前宏块预测时只能利用具有因果关系的相邻宏块，但其与相邻宏块并非都具有因果关系，因此给出了预测矢量的资格检验方法，用以判断和剔除伪预测矢量，在搜索过程中采用菱形搜索（Pyramid)，相邻的两次搜索过程，要去除两个重叠区域，上述算法减少计算量，对Suzie序列测试结果，平均搜索次数是14－17次，并且解码图像的信噪比PSNR与FS搜索相比降级不多。     

基于背景图像差分的运动人体检测

在背景图像差分的基础上,提出一种改进的实时背景更新算法.通过背景学习过程,利用若干帧连续图像中每点像素灰度值样本,估算对应像素点的灰度值均方差.利用正态分布的"3σ原则"对图像背景进行实时更新,消除背景变化对人体分割的影响.提出基于图像平均灰度值的阈值分割算法,以提高算法对不同光照强度的适应能力.提出基于垂直投影图的阴影消除算法,分析表明,人体躯干和影子区的垂直投影特性不同,由此可以有效消除人体影子.实验结果表明,本算法在不同的光照情况下能够完整分割运动人体图像.     

复杂背景可见光图像中弱小目标探测的新算法

针对具有复杂背景的可见光图像中弱小目标很难探测这一问题,研究了一种面形态学空间滤波器可以在单帧图像中检测出比局部背景灰度值高出 10%以上的候选小目标;在经过空间滤波和帧相关滤波后的多帧图像中提取出每一个候选小目标的一组特征矢量;特征矢量的融合算法可以排列出多个小目标的威胁次序。仿真试验表明该算法可以探测出多个与背景灰度接近的可见光弱小目标,并可以对其威胁次序进行排序。     

复杂背景下运动目标的提取

提出了在复杂背景以及摄像机运动的情况下运动目标提取的算法。采用了新的局部投影的方法，在图像中合理地划分了投影区域，在求投影偏移量时提出了峰值匹配的算法，合理地检测到了投影偏移量。求得各个局部运动矢量后，采用出现频率最高的局部运动矢量代表全局运动矢量，成功的补偿了背景的运动。实验结果表明该算法在图像背景复杂且由于摄像机运动使背号发生明显变化的情况下，可稳定准确地提取出运动目标，并能有效克服背景中存在的运动干扰。     

考虑带有任意刚性运动的旋翼桨叶响应计算方法

在中等变形粱的基础上引入桨叶的任意刚性运动，为解决桨叶动能项推导计算较为复杂的问题，建立了一种新的递推计算方法。该方法将桨叶的刚性运动按平动和转动分别处理，建立了相邻刚性运动坐标系间动能项引起的质量、阻尼、刚度和广义力递推计算方法。通过与桨叶扬起下坠碰撞试验数据的对比，表明本文的计算模型和动能项递推计算方法的正确性。并与基于小转角处理桨叶刚性运动的方法进行了对比，在计算桨叶较大范围刚性转动时，本方法优于基于小转角的处理方法。     

三维点云的两步校准法及其应用研究

针对具有平面特征的工件的位姿识别,提出了一种三维点云两步校准法。首先,对三维点云进行多次随机抽样,每次抽取3个点并计算其所构成平面的单位法向量;经多次抽样后,得到一个平面单位法向量集合,采用密度聚类算法提取主平面的单位法向量,并根据主平面单位法向量与目标向量的轴角变换关系实现点云的倾斜度校正。然后,先将点云投影至主平面,再将各点的高度映射为主平面内的灰度,得到点云灰度图;再利用图像模板匹配算法获取点云在主平面内投影的平移量和旋转角,经平移和旋转后实现点云位姿的最终校准。将所提出的三维点云两步校准法应用于高压输电线塔塔座自动焊接系统,以识别塔座的位姿信息,并与基于采样一致性法识别的塔座位姿信息进行对比。结果表明,相比于采样一致性法,所提出的两步校准法既提高了工件位姿的识别精度,又缩短了约76%的耗时。研究结果可为具有平面特征的工件的位姿快速校准及识别提供参考。三维点云两步校准法在先进制造业中具有广阔的应用前景。     

航空器目标的星间天线指向实时监视系统设计

研究了航空器目标跟踪中继卫星的星间天线指向实时监视问题.设计了星间天线指向监视计算模型,通过对航空器实时位置和中继卫星轨道的求解,得到了惯性系下的天线指向矢量,再通过坐标转换和矢量投影,得到了航空器星间天线理论指向角.通过将计算得到的理论指向角与遥测的天线框架角作差,得到了天线指向误差.在此基础上完成了天线指向实时监视系统设计,并进行了跟踪过程天线指向精度的事后统计分析.该天线指向实时监视系统利用航空器的遥测信息实现了跟踪过程中星间天线的指向角及指向角误差的实时确定,取得了良好的应用效果,有效地保证了数据中继任务中航天器用户目标对中继卫星跟踪的准确监视.     

基于相位相关的数字稳像算法研究

提出一种基于相位相关的车载视频稳像算法.采用对数极坐标变换技术以及相位相关技术检测图像帧间的旋转、尺度变换以及平移运动参数.为克服局部运动对全局运动参数的影响,采取了由局部运动参数求取全局运动参数的策略.在建立运动参数状态空间模型的基础上,采用Kalman滤波技术进行运动滤波,获取补偿参数.实验结果说明该方法能够比较理想地保留摄像机的主动运动,去除高频抖动.     

Optical angular mapping for pattern recognition using self-pumped phase conjugation

An optical angular feature mapping of an object for pattern recognition is presented that uses self-pumped phase conjugation followed by a vertical projection. In this method the vertical contour features of an object are most enhanced and vertically projected at each angle as the object is rotated. The vertical enhancement of the contour and the projection are performed optically with self-pumped phase conjugation and a cylindrical lens, respectively. The peaks in the resulting projection at the angle are located and integrated to produce an angular signature function. The signature function is then energy normalized for scale invariance, and pattern recognition is performed by calculation of a cross correlation between two signature functions. The method exhibits invariance to shift, rotation, and variations in scale. Effects of a spatial filter and incident-beam conditions used for phase conjugation are also discussed along with experimental results.     

OPTIMUM DESIGN OF LATTICE PORTAL FRAMES

Lattice portal frame structures fabricated using hot rolled angle sections for corner leg members laced together are often very economical systems for industrial structures. There is considerable flexibility in the design of such structures in terms of the spacings between and the unsupported lengths of corner leg members, besides the areas of the different elements of the frame. The minimum weight design of these frames is a nonlinear optimization problem which has been solved by using Rosen's gradient projection method. A computer program OPTFRAM, developed for the minimum weight design of lattice portal frames used in industrial structures, is described. This paper also presents the results of a parametric study carried out using the (OPTFRAM) computer program. Regression equations obtained from this study arc presented for use in day to day design.     

波尔克定理的计算机化

计算机图学中轴测变换的典型算法是旋转加投影。方法可行,但有旋转角与轴测效果关系不够简明和正、斜轴测得分开讨论的两点不足。本文用图解法推出波尔克定理及轴测投射方向的表达式,使计算机图学中的轴测变换及自动消隐获得一种直观、简洁的算法,并给出本算法的BASIC子程序。     

弯折裂纹尖端应力强度因子值的近似计算方法EI北大核心CSCD

工程结构中存在着大量分布不均的弯折裂纹,对结构稳定性有较大影响。为了能够简单快速地得到弯折裂纹尖端应力强度因子(K)值,应用近似方法,将弯折裂纹近似为等效直裂纹,通过计算等效直裂纹尖端K值得到弯折裂纹尖端K值。在已有近似方法 (水平投影法)的基础上,提出了三种新的近似方法,分别为:垂线投影法、中心旋转法和连线法。新提出的三种近似方法与已有近似方法对比可知:优化了得到等效直裂纹的近似过程;修正和扩大了近似计算方法的适用范围。计算弯折裂纹的主裂纹尖端K时,当主裂纹与荷载方向垂直且次裂纹与荷载所在方向的夹角小于45°时,垂线投影法为最优近似方法;但当次裂纹与荷载所在方向的夹角大于45°时,中心旋转法为最优近似方法。计算弯折裂纹的次裂纹尖端K_(Ⅰ)时,水平投影法为最优近似方法,当计算弯折裂纹的次裂纹尖端K_(Ⅱ)时,在弯折裂纹主次裂纹长度比b/a<0.3范围内,垂线投影法、中心旋转法均优于水平投影法。与水平投影法相比,连线法更适用于计算主裂纹与荷载所在方向的夹角较小情况下的K_(Ⅱ)值。     

A novel image analysis method for rotational motion of circular feature based on perspective projection

Abstract

Circular feature has been widely applied in recognising moving object and estimating its position and orientation. Based on the principle of perspective projection, the rotational motion of circular feature was analysed. According to whether the rotational motion occurred in the plane of circular feature, the rotational motion could be classified into two types: in-plane rotation and non-in-plane rotation. For the convenience of computation, we set the camera’s initial position and orientation. The optical axis of camera was set perpendicular to the plane of circular feature. We analysed the perspective distortion of the circular feature. Additionally, based on the geometrical reasoning, we also proposed the method of computing the rotation angles. Finally, some experiments were carried to verify correctness and feasibility of the computing method. The results showed that the measurement of rotation angle could achieve better performance though the error existed. The maximum value of errors was only 0·4°. The average errors and the standard deviations of errors were also small.