基于深度图像的运动人手检测与指尖点跟踪算法

针对由传统摄像头获得的二维图像难以准确检测复杂环境下运动人手目标的问题,提出了一种利用Kinect摄像头对复杂背景下近景人手指尖空间点的检测和跟踪算法。首先利用基于视觉的多信息融合方法对人手区域进行粗检测,并利用深度信息对得到的模糊人手区域进行精确定位及分割,从而有效抑制了复杂背景对人手区域的干扰;根据分割得到的人手区域,利用人手边界的曲率关系实现了指尖空间点的快速检测;最后利用卡尔曼滤波跟踪检测到的运动指尖点。实验结果表明,与已有指尖点检测方法相比,该算法能够准确地跟踪多种姿态下手指指尖的空间位置,具有较低的误差率。     

基于深度图像信息的指尖跟踪与轨迹识别

针对基于传统摄像头获取的二维图像难以准确区分复杂环境下目标和背景的问题,提出一种利用Kinect摄像头对复杂背景下手指指尖的跟踪算法,并对指尖跟踪的轨迹进行识别。首先利用Kinect获取的深度图像信息对手部进行分割和指尖检测;然后利用压缩感知方法对跟踪目标进行特征提取,通过朴素贝叶斯(NB)分类器分类跟踪目标和背景;最后,通过支持向量机(SVM)方法对跟踪的轨迹进行识别。实验结果表明,提出的方法能够成功地跟踪手指指尖的位置,同时能够准确识别出指尖跟踪的轨迹。     

基于范例集实现复杂场景下的动态手势跟踪

范例集作为近年来视觉跟踪器的一种表示方法,已应用于手势跟踪与识别。但是基于范例集的手势跟踪往往不能实现复杂场景下手部轮廓特征的精确提取,并且不能在手部位置与方向任意变化情况下实现手部轮廓的提取与跟踪,极易造成手部动作的不准确预测,从而影响手势跟踪效果与手势识别率。本文提出一种新的基于范例集的跟踪器：CEE(CAMSHIFT Embedded Exemplar)跟踪器,实现复杂场景下的动态手势跟踪。在学习阶段,利用ICAMSHIFT（Improved CAMSHIFT）算法提取手部轮廓特征并生成范例集,同时建立手势的动态HMM模型;在跟踪阶段,首先利用由ICAMSHIFT算法获取的手部特征和HMM概率模型预测手势动作,然后根据学习所得范例集获取当前手部轮廓。实验结果表明,算法能实现复杂场景下的准确手势跟踪,并能在手部位置与方向任意变化情况下实现手部轮廓的提取与跟踪。此外,在严重遮挡情况下也能取得不错的跟踪效果。     

基于均值漂移和边缘检测的轮廓跟踪算法

实时的轮廓跟踪算法可以为视频监控系统提供物体的轮廓信息以供对物体类别、物体行为等进行识别.提出一种基于均值漂移和边缘检测的轮廓跟踪算法.方法中,首先利用均值漂移算法跟踪得到目标物体的中心位置,同时用高斯统计模型进行背景更新,从前景图像和背景图像中分别得到具有相同位置和大小的前景矩形区域和背景矩形区域,然后用背景分割的方法得到目标物体区域,再对目标物体区域进行边缘检测就得到了目标物体的轮廓,进而实现了对目标物体的轮廓跟踪.实验表明,可以实时、准确、稳定地对目标物体进行轮廓跟踪.     

动态背景下运动目标检测与跟踪研究

主要研究动态背景下的运动目标检测和跟踪问题。背景补偿差分法是一种常用的动态背景下运动目标检测算法,但检测到的目标轮廓要比其真实轮廓大,检测结果不准确且算法复杂度较高。主动轮廓模型在图像分割和目标提取过程中具有拓扑结构变化灵活性,对数值计算方案的设计更加方便、有效,据此提出一种基于改进C-V模型和卡尔曼滤波的算法,用来检测和跟踪动态背景下的运动目标。提出的算法利用C-V模型曲线演化检测和跟踪目标,使C-V模型在目标的边缘处收敛。结合卡尔曼滤波预测运动目标下一帧位置,从而实现对运动目标轮廓的跟踪。实验结果表明,该方法可以对动态背景下运动目标进行精确的检测与跟踪。     

先验模型约束的抗干扰轮廓跟踪

目的 基于水平集的轮廓提取方法被广泛用于运动物体的轮廓跟踪。针对传统方法易受局部遮挡、复杂背景等因素影响的问题,提出一种先验模型约束的抗干扰（AC-PMC）轮廓跟踪算法。方法 首先,选取图像序列的前5帧进行跟踪训练,将每帧图像基于颜色特征分割成若干超像素块,利用均值聚类组建簇集合,并通过该集合建立目标的先验模型。然后,利用水平集分割方法提取目标轮廓,并提出决策判定算法,判断是否需要引入形状先验模型加以约束,避免遮挡、复杂背景等影响。最后,提出一种在线模型更新算法,在特征集中加入适当特征补偿,使得更新的目标模型更为准确。结果 本文算法与多种优秀的轮廓跟踪算法相比,可以达到相同甚至更高的跟踪精度,在Fish、Face1、Face2、Shop、Train以及Lemming视频图像序列下的平均中心误差分别为3.46、7.16、3.82、13.42、14.72、12.47,算法的跟踪重叠率分别为0.92、0.74、0.85、0.77、0.73、0.82,算法的平均运行速度分别为4.27 帧/s、4.03 帧/s、3.11 帧/s、2.94 帧/s、2.16 帧/s、1.71 帧/s。结论 利用目标的先验模型约束以及提取轮廓过程中的决策判定,使本文算法在局部遮挡、目标形变、目标旋转、复杂背景等条件下具有跟踪准确、适应性强的特点。     

基于Kinect深度信息与骨骼信息的手指尖识别方法

针对基于视频的手势识别技术对手掌轮廓和指尖信息要求较高的问题,提出了一种基于图像深度信息和人体骨骼信息的手指指尖识别方法和手掌轮廓检测算法。采用微软Kinect摄像头获取深度信息和人体骨骼信息,并将每个骨骼点的三维信息转换成深度图上的二维信息。根据人体骨骼信息快速找到手掌的位置,并利用基于深度阈值的轮廓检测算法将手掌轮廓和弯曲手指轮廓从背景图像中分割出来。利用k曲率算法检测到手指指尖的位置。实验结果证明,该方法可以高效地检测出伸直和弯曲手指的轮廓,识别出人体的手指,并且该方法可在黑暗的环境下进行。     

基于视觉技术的三维指尖跟踪算法

基于手势的实时人机交互(HCI)在虚拟现实领域有着重要的理论和应用价值.通过双目摄像头,使用立体视觉技术可以实现指尖在三维空间的跟踪定位,进而实现指尖和虚拟空间三维物体的实时交互.这种技术可以实现三维鼠标以及用于虚实交互的三维游戏中.提出一种阈值结合混合多高斯的BGS算法,用它来得到手的区域,然后通过手轮廓K向量和手中心到指尖的距离判定指尖位置,再利用标记对摄像机进行标定,根据标定参数和两个图像中得到的指尖位置,重建指尖点三维坐标,最后在三维空间实施Kalman滤波来平滑指尖点轨迹并预测前景分割的范围.实验结果表明算法是有效的.     

基于Digiclops立体视觉系统的单指指尖跟踪

提出一种复杂背景下检测单指指尖位置的方法,该方法使用Digiclops立体视觉系统采集图像,并得到手指区域的子图像。对于手指正指的情况,可迅速计算出指尖的位置;对于手指侧指的情况,在手指图像基础上,设计一种鲁棒的指尖检测算法定位出指尖的位置。实验表明,该方法对指尖位置检测准确,用该方法处理每一帧图像,可实时跟踪指尖,从而实现了基于指尖跟踪的感知用户界面系统。     

基于局部模型匹配的几何活动轮廓跟踪

目的 在复杂背景下,传统轮廓跟踪方法只考虑了目标的整体特征或显著性特征,没有充分利用目标的局部特征信息,尤其是目标发生遮挡时,容易发生跟踪漂移,甚至丢失目标.针对上述问题,提出一种基于局部模型匹配的几何活动轮廓(LM-GAC)跟踪算法.方法 首先,利用超像素技术将图像中的颜色特征相似的像素点归为一类,形成由一些像素点组成的超像素,从而把目标分割成若干个超像素块,再结合EMD(earth mover's distance)相似性度量构建局部特征模型.然后,进行局部模型匹配,引入噪声模型来估算局部模型参数θ,这样可以增强特征模型的自适应性,提高局部模型匹配的准确性.最后,结合粒子滤波的水平集分割方法提取目标轮廓,实现目标轮廓精确跟踪.结果 本文算法与多种目标轮廓跟踪算法进行对比,在部分遮挡、目标形变、光照变化、复杂背景等条件的基准图像序列均具有较高的跟踪成功率,平均成功率为79.6%.结论 实验结果表明,根据不同的图像序列,可以自适应地实时改变噪声模型参数和粒子的权重,使得本文算法具有较高的准确性和鲁棒性.特别是在复杂的背景下,算法能较准确地进行目标轮廓跟踪.     

基于核特征距离的局部活动轮廓模型

提出了一种基于核特征距离局部活动轮廓分割模型。在模型中使用核特征距离来构造局部拟合能量,从而可以获取精确的局部图像特征,可以分割存在灰度不均匀的图像。并通过引入水平集规范项以避免水平集演化的重新初始化,提高了分割的效率。实验结果表明,本模型可以很好地克服灰度不均匀性,同时在分割精度上有了较大的提升,特别是分割速度比LBF模型快1.3～1.5倍。     

一种新的自适应水平集融合算法

在处理不均匀图像时,自适应距离保持水平集演化(ADPLS)算法速度快、不受初始轮廓影响,但精度较低;LBF算法精度高,但速度较慢同时易受初始轮廓影响。针对上述2种算法的优缺点,提出一种新的自适应融合算法。该算法根据图像信息自动调整ADPLS与局部二值拟合算法在融合算法中所占比重,实现不同算法的优势互补。实验结果证明,该融合算法在分割精度、速度及稳定性等方面有明显提高。     

基于区域混合活动轮廓模型的医学图像分割

针对变分水平集算法在图像分割过程中计算量较大且收敛速度慢的现象, 在一些基于区域的活动轮廓模型基础上提出了一种新的基于区域混合模型的非凸正则化活动轮廓模型。该模型构造了一个新的能量泛函,该能量泛函结合了考虑图像局部聚类性质的LBF模型和测地线模型,增加了非凸正则化项,加快了轮廓曲线的收敛速度,可以很好地保持区域形状并能防止边缘过平滑,然后通过经典有限差分法求得能量泛函的极小值。最后,在合成图像和医学图像上做了仿真实验,结果表明,该算法具有较快的收敛速度 和很好的鲁棒性,分割结果也较准确。     

An efficient and robust hybrid method for segmentation of zebrafish objects from bright-field microscope images

Accurate segmentation of zebrafish from bright-field microscope images is crucial to many applications in the life sciences. Early zebrafish stages are used, and in these stages the zebrafish is partially transparent. This transparency leads to edge ambiguity as is typically seen in the larval stages. Therefore, segmentation of zebrafish objects from images is a challenging task in computational bio-imaging. Popular computational methods fail to segment the relevant edges, which subsequently results in inaccurate measurements and evaluations. Here we present a hybrid method to accomplish accurate and efficient segmentation of zebrafish specimens from bright-field microscope images. We employ the mean shift algorithm to augment the colour representation in the images. This improves the discrimination of the specimen to the background and provides a segmentation candidate retaining the overall shape of the zebrafish. A distance-regularised level set function is initialised from this segmentation candidate and fed to an improved level set method, such that we can obtain another segmentation candidate which preserves the explicit contour of the object. The two candidates are fused using heuristics, and the hybrid result is refined to represent the contour of the zebrafish specimen. We have applied the proposed method on two typical datasets. From experiments, we conclude that the proposed hybrid method improves both efficiency and accuracy of the segmentation of the zebrafish specimen. The results are going to be used for high-throughput applications with zebrafish.     

一种视频序列中的运动对象自动分割算法

提出了一种自动、准确的运动对象分割算法。首先通过直方图拟合获得准确的背景噪声方差,克服了以往只能依据经验设定背景噪声方差的缺点,并使用显著性测试技术有效地对帧差图进行二值化,确定出运动区域。然后进行形态学和对称差分处理消除噪声及显露背景,获得初始运动对象。但由于分割结果不够精确,再使用梯度向量流场作为外力的改进活动轮廓算法得到运动对象精确轮廓。实验结果表明,该方法能够得到运动对象精确的轮廓,并且具有调整参数少,抗干扰能力强,可并行处理等优点。     

一种改进的拉普拉斯水平集医学图像分割算法

作为图像识别与图像理解的关键步骤,图像分割一直受到人们的重视,很多相应的算法被提出,但它也面临着很多挑战。医学图像分割的难点是对模糊边缘的连续有效分割,为准确的目标提取提供保障。提出一种新的医学图像分割算法,算法在拉普拉斯水平集图像分割算法基础上,融入图像的区域信息,重新定义了驱动水平集表面演化的速度函数。算法除了利用图像的边缘梯度信息外,还充分融合了图像的区域信息,从而在保持图像边缘局部特征的同时,充分利用了区域全局优化的特点,可实现医学图像的有效分割。与经典水平集分割方法相比,改进后的方法能够更好地保持边界的连续性,得到比较完整的分割结果,为图像分析提供可靠的科学数据。     

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。     

基于模糊速度函数的活动轮廓模型的肺结节分割

肺结节是肺癌在早期阶段的表现形式. 利用计算机辅助诊断(Computer-aided diagnosis, CAD)技术对血管粘连型肺结节和磨玻璃型肺结节进行检测, 需要对这两类肺结节进行准确的分割. 目前基于传统活动轮廓模型的肺结节分割算法, 存在边界泄露现象. 对此, 本文提出一种基于模糊速度函数的活动轮廓模型的肺结节分割算法. 首先, 采用结合灰度特征和局部形态特征的模糊聚类算法, 计算模糊速度函数中的模糊隶属度; 其次, 将模糊速度函数引入到活动轮廓模型中, 在肺结节的边界处, 该速度函数为零, 轮廓曲线停止演变, 从而完成肺结节的分割. 实验结果表明, 本文提出的算法可以精确地分割血管粘连肺结节和磨玻璃型肺结节.     

基于手部关键点和肤色的手势识别

基于传统的手部轮廓特征提取不能应对飞行模拟环境下的脸部肤色、遮挡、光照影响,以及传统的傅里叶描述子特征容易受到背景、手的姿态变化,且对手势描述能力有限等问题,对传统的手部分割和特征提取方法改进.本文首先对采集的数据集进行肤色处理,然后结合调用的手部关键点模型检测出手部22个特征点,采用八向种子填充算法进行图像分割.接着...     

基于图像层的双水平集图像分割

传统C-V模型可以将待分割图像分割成目标和背景两区域,但无法实现对多目标图像的分割.多相C-V模型能够对多目标图像进行分割,但需要多次迭代,计算量较大.为了解决上述问题,提出一种基于图像层的双水平集分割算法,该算法通过引入背景填充技术来改变图像背景,从而形成新的图像层,双水平集不断地在新的图像层中进行分割,直到所有目标被分割.这样通过双水平集就可以实现对多目标图像的分割.实验结果表明:该算法能够实现多目标分割,且迭代次数较少,同时具有较强的抗干扰能力和较快的收敛速度.