一种基于自适应窗口和图切割的快速立体匹配算法

针对基于图切割的立体匹配算法计算量大的缺点,提出了一种新的快速立体匹配算法。首先根据图像边缘特征自适应变化窗口,并采用灰度差平方和匹配(SSD)作为相似判定准则计算初始视差图,再通过左右一致性校验去除误匹配点,在构造能量函数时,将初始视差作为能量函数的一个参考项,最后采用图切割(graph cuts)算法求取使全局能量最小的视差最优分配。通过标准图像对测试了提出的方法,并与其他方法进行了比较,实验结果表明,该算法不仅能够保留基于图切割的立体匹配算法对大的低纹理区域和遮挡像素较好处理的优点,而且匹配时间短,运行时间比原有算法约缩短了三分之二,能够满足工程实用性的要求。     

一种鲁棒的基于改进Mean-shift的目标跟踪算法

为了克服传统Mean-shift算法在跟踪运动目标时由于背景像素造成的定位偏差和由于遮挡造成的跟踪失效,提出了两点改进措施。第一,根据初始帧目标和背景在颜色分布上的差异,建立对数似然图(log-likelihood image),筛选出目标中与背景可区分性好的颜色特征建立目标模型,并以同样的方法在后续帧建立候选模型。第二,将候选区域划分为若干重叠的子块,分别利用Mean-shift算法对各个子块进行迭代,以与目标区域相应子块最为匹配的子块的所在位置对整个目标重新定位,该方法很好地实现了目标部分遮挡情况下的稳定跟踪;严重遮挡时,采用简单的线性预测,估计下一帧目标可能出现的位置。实验结果表明：改进算法可以准确的进行目标跟踪,对部分遮挡和严重遮挡都有较强的鲁棒性。     

基于fDSST的长时间目标鲁棒跟踪算法

在跟踪目标过程中,当目标遭遇强遮挡、移出视野、快速运动等时,快速判别尺度空间跟踪(fDSST)算法会丢失目标且无法再找回。为了解决这一问题,提出了一种基于fDSST的长时间目标鲁棒跟踪算法。在经典fDSST算法基础上增加了基于关键点匹配的检测模块和输出自适应决策模块,在判定目标丢失或不可见后可重新匹配目标并重新初始化跟踪器;跟踪时可自适应地选择置信度更高的结果作为最终输出结果;在以Raspberry Pi 4B为主控单元的嵌入式平台上进行算法移植,在OTB-100数据集和嵌入式平台上进行跟踪测试。结果表明：该算法相比其他主流算法具有更高的鲁棒性和准确性,改进算法宜在有嵌入式平台移植需求的应用场景下部署。     

基于均值偏移快速算法的红外目标跟踪

在光电跟踪设备中,传统的嵌入式跟踪器一般采用形心、相关等算法,在复杂背景下或目标受到遮挡时会丢失目标。为了能够使目标跟踪器具有抗遮挡的能力,在嵌入式目标跟踪平台上引入了均值偏移算法。在硬件的设计上,利用FPGA并行运算效率高的特点,设计了基于FPGA的直方图统计计算模块,该模块实时的将每一帧的直方图计算结果存储在SDRAM上,然后利用DSP进行均值偏移的迭代运算,在算法上针对红外图像设计了融合图像位置和像素灰度特征的改进核函数直方图作为目标特征,并提出了改进的快速均值偏移算法使其满足DSP的运算速度要求。实验表明系统在背景复杂和目标受局部遮挡时可以连续跟踪目标。跟踪性能好于传统的以型心为算法的跟踪器。在目标区域大小为64×64像素大小时,平均计算速度为22 ms。该系统和所使用的算法可支持大部分红外相机对目标的实时稳定跟踪。     

采用响应图置信区域自适应特征融合的相关滤波跟踪

针对固定特征融合权重的相关滤波跟踪算法在光照变化、目标形变下跟踪失败的问题,提出了采用响应图置信区域自适应特征融合的相关滤波跟踪算法以提高算法鲁棒性。首先,将响应图中高于响应图期望值的区域作为响应图置信区域,然后,根据HOG特征响应图置信区域计算出HOG特征响应图和颜色直方图特征响应图的融合权重,实现HOG和颜色直方图特征的自适应融合。仿真实验采用跟踪基准数据库(OTB-2015)中的100组视频序列进行实验,对比了5种流行的相关滤波跟踪算法。实验结果表明,本文算法的综合AUC和精度分别为0.609和0.814,尤其在光照环境下AUC和精度分别为0.655和0.847,相比Staple分别提升5.7%和5.6%。本文算法在光照和形变交叉环境下AUC达到0.681。在光照变化、目标形变、背景混乱、尺度变化等场景下,本文算法具备更优的跟踪性能。     

基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化组合导航算法

复杂环境下的量测粗差和时变噪声严重影响了状态估计的精度和可靠性,对此提出了一种基于变分贝叶斯的鲁棒自适应因子图优化组合导航算法。首先,基于先验和后验两阶段更新将变分贝叶斯推断引入因子图优化框架中,以估计时变量测噪声协方差;其次,利用相邻帧间的平均新息构造量测协方差预测值,作为粗差判据来实现稳健估计。基于INS/GNSS组合导航的仿真和现场实验评估表明,所提方法能在粗差干扰的情况下有效估计时变量测噪声,相比M估计和滑动窗口自适应因子图优化算法的水平定位误差分别减小了26.7%和39.8%,兼顾了估计精度和抗差性能,具有较好的复杂环境适应性。     

多模型融合和重新检测的高精度鲁棒目标跟踪

针对目标跟踪在遮挡和光照变化等复杂场景下容易跟踪失败的问题,提出一种高精度鲁棒的目标跟踪算法。首先,将基于边缘信息的目标模型、基于梯度直方图(HOG)特征的滤波器模型和基于颜色直方图的颜色模型融合为更准确和鲁棒性更强的跟踪模型;然后,提出基于特征分数的双重跟踪可靠性判断依据,检测跟踪结果的可靠性;最后,在跟踪结果可靠性较低时,采用粒子滤波、稀疏表示以及距离约束定位进行重新检测,以实现持续稳定的跟踪。算法在OTB-2015数据集上的平均重叠精度为78. 2%,平均中心位置误差为23. 1 pixel,平均跟踪速率为30. 8 f/s,准确度和鲁棒性优于其他算法。在移动机器人和车辆跟踪平台上进行算法验证,平均重叠精度分别为97. 5%和97. 2%,平均中心位置误差分别为6. 8和12. 6 pixel,平均跟踪速率分别为29. 1和28. 4 f/s,能有效跟踪上述复杂场景的目标,且满足实时要求。     

面向大规模SFM的快速鲁棒特征跟踪算法

运动恢复结构(SFM)是指通过分析二维图像序列恢复三维结构信息的过程,在计算机视觉的多种应用中起着重要的作用。特征跟踪是大规模SFM的核心组成部分,但现有的多视图特征跟踪算法在鲁棒性和效率上还存在不足,为解决这一问题,提出了一种快速和鲁棒的特征跟踪(FRFT)算法。首先,采用AGAST进行特征点检测,并使用图像矩为AGAST特征定义主方向,为构造旋转不变的描述子奠定基础;其次,在差分高斯金字塔空间内,根据中心点与邻域像素之间的差值构造特征描述子,避免光照和尺度变化对特征匹配的影响;再次,为了提高特征匹配效率,对特征集合进行聚类,采用KD-Tree加速特征匹配,提高算法的时间效率;最后,采用4种方式对FRFT算法进行验证,并与现有经典算法进行比较。实验结果表明,FRFT算法在鲁棒性和时间效率方面均优于现有经典算法。     

基于电子稳像跟踪技术的运动滤波算法

为了在摄像机平台不稳的情况下获取稳定的图像序列,实现基于电子稳像的目标跟踪,对摄像机主动扫描运动与随机抖动分离方法进行了研究,提出了用均值偏移和粒子滤波结合的运动滤波算法(MSPF)来实现运动分离.算法通过粒子滤波预测粒子,然后利用单次均值偏移迭代移动粒子,使粒子更接近于目标真实位置区域,削弱了计算结果精度对粒子数的依赖.对于现实中的复杂背景,利用MSPF算法分离摄像机的主动扫描运动和随机抖动,采用运动补偿图像差分法检测出运动目标,从而实现图像的稳定跟踪.实验结果表明,MSPF算法使用50%的粒子就能起到传统粒子滤波算法同样的效果,缩短了计算时间,有利于实现实时稳像跟踪,适用于车载、船载、机载等稳定跟踪系统中.     

基于鲁棒自适应SCKF的智能汽车目标状态跟踪研究

准确的自车和前车状态估计是智能汽车有效决策和控制的前提,而以往的研究通常不考虑噪声统计特性不确定的问题,导致某些情况下车辆状态估计的误差很大.为此,提出一种鲁棒自适应平方根容积卡尔曼滤波(Robust adaptive square-root cubature Kalman filter,RASCKF)算法,以降低噪声...     

基于分水岭变换和图论的图像分割方法

提出了一种融合分水岭变换和图论的图像分割方法.利用图像的局部灰度信息进行分水岭变换后,将图像分割成多个小区域,再结合各小区域的灰度和空间信息从全局角度用Normalized Cut方法在区域之间进行分割,产生最终的分割结果.实验结果表明,该方法可以消除分水岭变换后所产生的过分割现象,是一种有效的图像自动分割方法.     

基于图论模糊聚类的室内自适应RSSI定位算法

针对现有RSSI定位算法无法满足室内环境下对目标的自适应定位,提出一种基于图论模糊聚类的室内自适应RSSI定位算法IAL-GT-FC。算法根据室内环境下各区域RSSI分布的差异性,建立基于图论和模糊聚类的RSSI模糊聚类模型,并基于该模型将定位区域自适应划分成若干环境差异较小的子区域;通过建立参数自适应规则,自适应调整各子区域内的环境参数,使其满足该区域内RSSI测距的需要;结合该区域内的环境参数,通过建立相邻区域间的RSSI补偿机制对未知节点进行RSSI测距补偿;最后采用权重质心法对未知节点进行位置求解。通过实验,证明该算法具有较高的定位精度和较强的自适应能力,能够满足室内环境下对目标的精确定位。     

介观小团体运动聚类的人群异常检测

传统的人群行为分析主要基于宏观尺度或微观尺度,前者忽视了个体运动的信息,难以定位局部异常,后者在人数众多的场合下难以精确检测与跟踪行人个体。为了在人群的宏观与微观特性之间搭建一个桥梁,从介观尺度分析入手,提出一种基于人群介观小团体运动聚类的异常行为检测方法。首先通过计算光流场并对其进行平滑滤波来获得人群运动的微观运动描述;进而通过Mean Shift算法对微观局部运动进行聚类,并根据速度、位置信息将微观类别合并为介观人群小团体;最后将速度场特征空间划分为正常和异常区域,根据聚类中心在该空间的区域归属及在该区域的持续时间长短来检测异常行为,并将异常类别所有样本点映射到图像坐标系,采用重心法确定异常发生的具体位置。实验结果表明,提出的方法不但能检测人群运动的全局异常,而且能定位局部异常行为的发生位置。其中,全局异常行为的检测总正确率达99.23%,局部异常的检测总正确率可达86.25%。     

基于层次网格图的拆卸序列生成算法研究

为了解决拆卸序列生成过程中的组合爆炸问题,提出了一种基于层次网络图的拆卸序列生成方法。通过建立可描述产品组成关系的层次网络图,将产品划分成不同的拆卸部件,并组织在不同层次的单元网络图上;同时,通过节点重组,将节点数目大于拆卸序列生成算法要求上限的单元网络图,拆分成若干新的拆卸部件;基于重组后的网络图,通过图节点拆卸优先约束的分析,可方便地生成产品拆卸序列,且有效避免了因节点数过多而引起的组合爆炸问题。最后,通过一个实例验证了该方法的合理性和有效性。     

Dense nuclei segmentation based on graph cut and convexity–concavity analysis

With the rapid advancement of 3D confocal imaging technology, more and more 3D cellular images will be available. However, robust and automatic extraction of nuclei shape may be hindered by a highly cluttered environment, as for example, in fly eye tissues. In this paper, we present a novel and efficient nuclei segmentation algorithm based on the combination of graph cut and convex shape assumption. The main characteristic of the algorithm is that it segments nuclei foreground using a graph‐cut algorithm with our proposed new initialization method and splits overlapping or touching cell nuclei by simple convexity and concavity analysis. Experimental results show that the proposed algorithm can segment complicated nuclei clumps effectively in our fluorescent fruit fly eye images. Evaluation on a public hand‐labelled 2D benchmark demonstrates substantial quantitative improvement over other methods. For example, the proposed method achieves a 3.2 Hausdorff distance decrease and a 1.8 decrease in the merged nuclei error per slice.     

基于全局图遍历的加权频繁模式挖掘算法

为解决加权遍历模式挖掘问题,提出了一种从边加权有向图到顶点加权有向图的变换模型.基于该模型,提出了基于全局图遍历加权频繁模式挖掘算法.在该算法中,利用图全局拓扑信息评估遍历模式的加权支持度,将剪枝问题转化为模式可扩展性问题,进而利用可扩展模式的向下闭合特性产生候选模式集.实验结果表明,该算法是一个高效的基于图遍历的加权频繁模式挖掘算法.     

基于快速递推模糊2-划分熵图割的红外图像分割

考虑现有图割算法没有充分考虑红外图像的模糊特性,分割精度和运行效率低的缺点,提出了基于快速递推模糊2-划分熵图割的红外图像分割算法以实现复杂背景下红外图像的自动高效分割。该方法利用图像感兴趣区域的最大模糊熵信息设计图割能量函数的似然能,基于局部最大模糊2-划分熵值迭代检测出包含图像最大信息的感兴趣区域来确保提取目标信息的完整性。为了提高最大模糊熵寻优的效率,引入时间复杂度为O(n2)的递推算法,将模糊熵计算转化为递推过程,并保存所有递推的熵函数值用于后续的穷举寻优。针对确定的感兴趣区域,利用该区域最大模糊2-划分时隶属度函数分布设置图割能量函数的似然能,从而充分考虑图像的模糊特性。对分割结果与几种常用的算法进行了视觉比较及运行时间,错分率,F指标的量化分析。结果表明:该算法分割精度F值高达95%,运行时间较其他常用算法至少缩短了72%,基本满足自动红外图像分割对精度、效率和鲁棒性的要求。     

基于Dijkstra能量均衡的无线HART图路由算法

针对工业无线HART网络生存时间受节点能量限制的问题,提出一种能量高效均衡的图路由算法(EEBGR)。该算法构建了适合无线HART图路由的新型层次化网络拓扑结构,在求取该拓扑图边的权值时,综合考虑节点能量均衡性指标、流量负载指标和链路传输能耗的影响因素,进而构建出复合权值有向图,并利用改进的Dijkstra算法为各节点决策最小代价的多路径子图路由,以达到全网节点能耗均衡。测试结果表明EEBGR算法有效地减少了无线HART网络单个节点能耗、均衡了网络能量分布、延长了网络生存时间。     

一种改进的基于双权值颜色直方图的均值漂移跟踪算法

在实际应用中,当目标与背景的颜色相似时,均值漂移跟踪算法容易产生跟踪漂移现象.本文基于均值漂移算法,首先提出一种背景削弱权值,结合基于核函数的目标中心加权,有效解决由相似背景带来的跟踪干扰.然后提出一种模板更新策略,提高目标在遮挡、光照、形变等干扰下的跟踪鲁棒性.由老虎图像序列实验可知,提出的改进算法具有更好的跟踪效果.