基于图像配准的动态场景运动目标检测算法

针对摄像机运动的动态场景下运动目标的检测问题,提出了基于Harris角点方根-算术均值距离配准的动态场景运动目标检测算法。首先将当前帧图像与前一帧图像进行配准,获取图像的全局运动参数;利用求得的运动参数对当前图像进行运动补偿;然后,将其与存储的前两帧图像进行帧差法,以获得运动目标的轮廓信息;以该运动目标区域为掩模,检测并定位该运动目标。实验结果表明,此算法能够较好的处理摄像机运动等动态场景情况下的运动目标定位问题,为运动目标的跟踪和识别奠定基础。     

显微立体视觉系统的研究

在分析摄像机、体视显微镜和显微立体视觉系统光学原理基础上,提出了双目显微立体视觉系统方案,此系统是由单目显微镜改造而成,根据目标物体在两个摄像机上所成图像的视差,求得目标物体距摄像机的距离,从而可以对目标物体进行各种微操作。实验证明,此系统是一种高效、精确的显微视觉系统。     

一种基于改进运动估计的电子稳像技术

在摄像机载体运动过程中会造成图像序列的不稳定,从而产生观察者的视觉疲劳甚至会丢失观察目标,电子稳像是解决以上问题的有效手段。电子稳像首先对全局运动进行估计,求出参考帧和当前帧图像的全局运动矢量。本文先取视频序列相邻两帧图像的子图像进行块匹配得出局部运动矢量,根据计算得到的运动矢量弧度值剔除错误的运动矢量,然后对剩余的运动矢量求平均值作为此区域的运动矢量,并把与此矢量弧度相近的块的中心点作为特征点,利用仿射变换模型求解出变换参数,最后经过运动补偿技术去除视频抖动。实验结果表明,该方法可以有效地抑制帧间的平移和旋转等抖动,达到了预期的效果。     

显微立体视觉系统的研究

在分析摄像机、体视显微镜和显微立体视觉系统光学原理基础上，提出了双目显微立体视觉系统方案，此系统是由单目显微镜改造而成，根据目标物体在两个摄像机上所成图像的视差，求得目标物体距摄像机的距离，从而可以对目标物体进行各种微操作。实验证明。此系统是一种高效、精确的显微视觉系统。     

基于单目RGB摄像机的三维人脸表情跟踪算法

利用单目摄像机对人脸表情进行三维跟踪有两个关键问题,一是从单幅图像中重建人脸的三维模型,二是建立不同三维模型之间稠密的对应关系。针对上述问题,提出一种有效的三维人脸表情跟踪算法。对输入的各帧人脸图像进行自动特征点检测,并根据2D特征点,利用Multilinear Model重建不同表情的三维模型。通过将三维模型重投影至图像空间,计算各帧图像间的Optic Flow与Sift Flow对应。根据图像间的对应关系,利用Laplacian网格变形对三维模型进行修正,建立不同表情之间三维的稠密对应。试验表明,该方法可以重建出较为真实的三维人脸表情模型,同时可以精确跟踪连续变化的三维表情序列。     

运动目标检测与识别算法的研究

传统的运动目标检测方法不能精确检测目标发生仿射形变,为此提出一种动态模板匹配改进算法。该算法首先利用改进后的瞬时差分算法对序列图像中的运动物体进行检测和定位,提高检测与识别的实时性;其次,采用仿射不变矩作为提取目标时的不变特征,从而克服不能有效检测与识别时发生仿射形变目标的缺点。实验仿真结果表明,该算法优于传统的动态模板匹配算法。     

一种基于小波变换的运动估计方法

提出了一种基于运动边缘检测与连续小波变换相结合的运动目标检测与跟踪方法。通过多尺度运动目标边缘检测．提取出运动目标图像能量集中的边缘，得到抗噪性好、边缘连续清晰的运动目标。利用连续小波变换把目标边缘图像序列映射到运动状态参数空间进行分析。实验表明，该算法是对有噪、旋转和遮挡等复杂运动目标进行运动估计的有效方法。     

增强现实中基于三角标识的三维注册方法

在增强现实系统中实时跟踪三维物体,为了准确地将虚拟物体注册在复杂的真实环境中,提出了一种基于三角形图案标识的视觉三维注册方法.通过边缘检测方法在捕获的视频图像中提取标识的三角形轮廓,获得三角形顶点的数据,并根据这些数据计算出单应性矩阵,推导出摄像机参数,从而实现摄像机标定.利用Camshift算法对检测到的目标进行实时跟踪.实验结果表明,物体能被准确地注册到真实视频图像中的跟踪目标上,通过与ARToolKit软件相比较,该方法在注册效率方面优于ARToolKit软件.     

基于单目视觉的运动障碍物检测

针对室内结构化环境中光照和外界环境的实时变化,提出一种基于单目视觉的改进的运动障碍物检测算法。利用单目摄像头截取图像,进行灰度转换和中值滤波,将混合高斯模型背景差分法和帧差法相结合,并引入面积信息,对二值化后的差分图像进行形态学处理和连通性分析,有效的解决了空洞问题,得到完整的运动目标信息。实验结果表明,该方法能准确快速检测所观测区域内的运动障碍物,实时性,鲁棒性好,对光照等外界条件的变化有很好的适应性。     

Detection Study of Abandoning and Scattering Objects in Real-time Background

在视频智能监控系统中,遗撒物体的检测是一个重要的环节.首先通过建立混合高斯模型实时更新视频序列的背景图像,然后利用背景差分实现对运动目标的检测,最后将检测出的运动物体的重心、面积及轮廓作为参数,用来判断一段时间连续视频序列中参数的不变性,从而检测出遗撒物体.实验结果表明,该方法能准确的检测出遗撒物体,具有很强的可靠性和鲁棒性.     

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.     

基于实时图像的乒乓机器人Kalman跟踪算法

针对乒乓球高速运动图像模糊、空气阻力以及摄像机成像畸变等因素导致的误差问题,提出一种自适应测量协方差的离散Kalman轨迹估计算法.该算法通过动态调整测量协方差的大小,实现了对目标运动轨迹的准确跟踪,并进一步为乒乓球落点预测和手臂击打奠定了基础.实验表明,在图像采集速率高于70 帧/s、乒乓球速度超过5 m/s的情况下,该算法能有效地克服测量噪声和数据丢失的干扰情况的影响,给出优良的跟踪结果.同时该算法跟踪精度高,计算量小,适用于高速目标跟踪的场合.     

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.     

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.     

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.     

局部背景边缘干扰下运动视频完整轮廓检测方法

针对传统相邻帧差算法在对轮廓检测过程中无法有效解决局部背景边缘干扰的问题,提出基于高速并行细化算法的运动视频完整轮廓检测方法.基于Sobel算子对运动视频轮廓进行粗检测,通过形态学后处理对粗检测获取的运动视频目标轮廓进行腐蚀运算,过滤其中的噪声,使图像边缘向内紧缩;采用两次膨胀处理恢复并增强运动视频目标图像的连通区域,引入高速并行细化算法对图像进行细化处理,采集图像骨架,并获取线条平滑的完整运动视频目标轮廓图像.结果表明,所提方法检测出的运动视频目标轮廓更为完整、清晰,并且检测效率高.     

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。     

Automatic Detection of Moving Target with an Active Camera

ＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＭｏｖｉｎｇＴａｒｇｅｔｗｉｔｈａｎＡｃｔｉｖｅＣａｍｅｒａＦＥＮＧＢｉｎｇｒｉ；ＹＡＮＧＷｅｉ；ＺＨＡＮＧＴｉａｎｗｅｎ；ＨＵＡＮＧＱｉｎｇｍｉｎｇ；ＳＨＩＨａｉｆｅｎｇ冯秉瑞，杨威，张田文，黄庆明，师海峰（...     

Image Motion Compensation of Off-Axis TMA Three-Line Array Aerospace Mapping Cameras

To enhance the image motion compensation accuracy of off-axis three-mirror anastigmatic( TMA)three-line array aerospace mapping cameras,a new method of image motion velocity field modeling is proposed in this paper. Firstly,based on the imaging principle of mapping cameras,an analytical expression of image motion velocity of off-axis TMA three-line array aerospace mapping cameras is deduced from different coordinate systems we established and the attitude dynamics principle. Then,the case of a three-line array mapping camera is studied,in which the simulation of the focal plane image motion velocity fields of the forward-view camera,the nadir-view camera and the backward-view camera are carried out,and the optimization schemes for image motion velocity matching and drift angle matching are formulated according the simulation results. Finally,this method is verified with a dynamic imaging experimental system. The results are indicative of that when image motion compensation for nadir-view camera is conducted using the proposed image motion velocity field model,the line pair of target images at Nyquist frequency is clear and distinguishable. Under the constraint that modulation transfer function( MTF) reduces by 5%,when the horizontal frequencies of the forward-view camera and the backward-view camera are adjusted uniformly according to the proposed image motion velocity matching scheme,the time delay integration( TDI) stages reach 6 at most. When the TDI stages are more than 6,the three groups of camera will independently undergo horizontal frequency adjustment. However, when the proposed drift angle matching scheme is adopted for uniform drift angle adjustment,the number of TDI stages will not exceed 81. The experimental results have demonstrated the validity and accuracy of the proposed image motion velocity field model and matching optimization scheme,providing reliable basis for on-orbit image motion compensation of aerospace mapping cameras.