利用视觉显著性和粒子滤波的运动目标跟踪

针对运动目标跟踪问题,提出一种利用视觉显著性和粒子滤波的目标跟踪算法.借鉴人类视觉注意机制的研究成果,根据目标的颜色、亮度和运动等特征形成目标的视觉显著性特征,与目标的颜色分布模型一起作为目标的特征表示模型,利用粒子滤波进行目标跟踪.该算法能够克服利用单一颜色特征所带来的跟踪不稳定问题,并能有效解决由于目标形变、光照变化以及目标和背景颜色分布相似而产生的跟踪困难问题,具有较强的鲁棒性.在多个视频序列中进行实验,并给出相应的实验结果和分析.实验结果表明,该算法用于实现运动目标跟踪是正确有效的.     

基于视觉显著性的均值漂移跟踪算法

为解决突变运动下的目标跟踪问题,提出了一种基于视觉显著性的均值漂移跟踪算法,将视觉注意机制运用到均值漂移跟踪框架中,利用时空显著性算法对视频序列进行检测,生成视觉显著图,从视觉显著图对应的显著性区域中建立目标的颜色特征表示模型来实现运动目标跟踪.实验结果表明:该算法在摄像机摇晃等动态场景下可以较准确检测出时空均显著的目标,有效克服了在运动目标发生丢失和遮挡等情况下跟踪不稳定的问题,具有较强的鲁棒性,从而实现复杂场景下目标较准确的跟踪.     

基于人类视觉智能和粒子滤波的鲁棒目标跟踪算法

与计算机视觉目标跟踪算法遇到的各种困难和瓶颈不同的是,鲁棒视觉目标跟踪仅仅是人类视觉系统的一项基本功能.为此,基于自顶向下的视觉注意机制,构建了一种相应的计算模型,提出一种利用检测视觉注意力焦点区域的方法来模拟人类视觉系统的全局搜索过程,并用粒子滤波跟踪来模拟人类视觉系统的局部跟踪过程的目标跟踪算法.多组对比实验结果表明了所提出的算法在视觉目标跟踪中的优越性.     

融合视觉深度的特征计算与水下目标跟踪

目的：受水下复杂光学环境以及水下运动目标特性影响,水下视频图像中难以获取准确的目标特征,也难以准确预测目标空间尺寸,使得目标跟踪过程中跟踪窗偏移量较大且无法准确地包络目标区域。本文提出一种新的以视觉深度信息为核心的目标特征计算和跟踪方法。方法：首先,基于暗原色先验计算视觉深度信息,提取目标的空间位置特征;然后,基于深度信息对水下图像进行去光幕及色彩恢复,增强图像目标特征,最后,在贝叶斯滤波框架下对水下目标进行跟踪,同时结合目标深度信息及尺度变化规律自适应调整跟踪窗口大小。结果：实验结果表明,本文提出的方法能够根据视觉深度信息准确计算目标特征并优化跟踪窗口,实现对水下目标的自适应跟踪。结论：本文提出了一种新的水下目标跟踪方法,以视觉深度信息计算为核心。实验结果验证了该方法在水下目标自适应跟踪方面的鲁棒性,可适用于各种非线性非高斯水下目标跟踪框架中。     

引入视觉注意机制的目标跟踪方法综述

视觉跟踪在无人飞行器、移动机器人、智能监控等领域有着广泛的应用,但由于目标外观和环境的变化,以及背景干扰等因素的存在,使得复杂场景下的鲁棒实时的目标跟踪成为一项极具挑战性的任务. 视觉注意是人类视觉信息处理过程中的一项重要的心理调节机制,在视觉注意的引导下,人类能够从众多的视觉信息中快速地选择那些最重要、最有用、与当前行为最相关的感兴趣的视觉信息,特别地,人类能够快速指向感兴趣的目标,从而可以轻松地实现对目标的稳定跟踪.因此,将视觉注意机制引入到复杂场景下的目标跟踪中,有利于实现更为稳定和接近于人类认知机制的视觉跟踪算法.本文旨在对引入了视觉注意机制的目标跟踪方法进行综述. 首先,介绍了视觉注意的基本概念及其代表性的计算模型;其次,对视觉注意与跟踪的内在关系进行了阐述;然后,对引入视觉注意机制的目标跟踪方法进行归纳、总结和分类,对代表性的方法进行介绍和分析;最后,对该类方法的特点和优势进行了讨论,并对未来的研究趋势进行了展望.     

一种用于复杂目标感知的视觉注意模型

针对自然场景图像中复杂结构目标的快速定位问题,提出一种新的视觉注意模型。对目标进行学习提取显著性图斑,将图斑的特征信息、异质图斑之间的相对位置关系引入视觉注意过程,采用基于图匹配的图斑搜索策略合并与目标特征相似的异质图斑,从而获得注意焦点。与自底向上的视觉注意模型进行实验对比,结果表明该模型能引入复杂结构目标的特征信息和结构信息,降低无效关注次数,提高视觉注意的效率。     

基于视觉注意机制的彩色图像显著性区域提取

图像显著性区域提取是计算机视觉处理的重要步骤。结合人类视觉心理、生理模型, 提出一种基于视觉注意机制的彩色图像显著性区域提取模型。通过改进的分水岭算法对彩色图像进行预分割, 从而将原图像分成若干子区域, 在此基础上运用提出的区域化空间注意力模型对各个子区域进行显著图计算, 得到最终的显著性区域提取结果。实验结果表明, 提出的显著性区域提取算法可以很好地从彩色图像中得到与视觉注意机制相一致的结果, 且满足实时性要求, 与传统方法相比, 算法提取的区域更完整、更准确。     

融合深度信息的视觉注意计算模型

针对Itti模型在特征选择上的局限性,借鉴心理学中有关视觉注意的研究成果,提出一种融合深度信息的视觉注意计算模型。该模型在基于图像分割的自适应立体匹配基础上提取深度特征,与亮度、方向、颜色特征相结合,实现空间显著性度量,并采用侧抑机制和WTA机制得到注意焦点。实验结果表明,新模型能较好地反映空间立体视觉信息对注意的影响,使计算结果能更符合人类视觉。     

时空运动显著性的目标跟踪

目的 在目标跟踪过程中,运动信息可以预测目标位置,忽视目标的运动信息或者对其运动方式的建模与实际差异较大,均可能导致跟踪失败。针对此问题,考虑到视觉显著性具有将注意快速指向感兴趣目标的特点,将其引入目标跟踪中,提出一种基于时空运动显著性的目标跟踪算法。方法 首先,依据大脑视皮层对运动信息的层次处理机制,建立一种自底向上的时空运动显著性计算模型,即通过3D时空滤波器完成对运动信号的底层编码、最大化汇集算子完成运动特征的局部编码;利用视频前后帧之间的时间关联性,通过时空运动特征的差分完成运动信息的显著性度量,形成时空运动显著图。其次,在粒子滤波基本框架之下,将时空运动显著图与颜色直方图相结合,来衡量不同预测状态与观测状态之间的相关性,从而确定目标的状态,实现目标跟踪。结果 与其他跟踪方法相比,本文方法能够提高目标跟踪的中心位置误差、精度和成功率等指标;在光照变化、背景杂乱、运动模糊、部分遮挡及形变等干扰因素下,仍能够稳定地跟踪目标。此外,将时空运动显著性融入其他跟踪方法,能够改善跟踪效果,进一步验证了运动显著性对于运动目标跟踪的有效性。结论 时空运动显著性可以有效度量目标的运动信息,增强运动显著的目标区域,抑制干扰区域,从而提升跟踪性能。     

基于运动显著性的移动镜头下的运动目标检测

针对移动镜头下的运动目标检测中的背景建模复杂、计算量大等问题,提出一种基于运动显著性的移动镜头下的运动目标检测方法,在避免复杂的背景建模的同时实现准确的运动目标检测。该方法通过模拟人类视觉系统的注意机制,分析相机平动时场景中背景和前景的运动特点,计算视频场景的显著性,实现动态场景中运动目标检测。首先,采用光流法提取目标的运动特征,用二维高斯卷积方法抑制背景的运动纹理;然后采用直方图统计衡量运动特征的全局显著性,根据得到的运动显著图提取前景与背景的颜色信息;最后,结合贝叶斯方法对运动显著图进行处理,得到显著运动目标。通用数据库视频上的实验结果表明,所提方法能够在抑制背景运动噪声的同时,突出并准确地检测出场景中的运动目标。     

一种基于物体的视觉注意计算模型

为解决基于空间的视觉注意计算模型存在的注意目标不完整、容易转移到无意义区域等问题,提出一种结合空间显著性的基于物体的视觉注意计算模型。检测图像的边缘信息,根据空间视觉显著性度量结果,提取显著值高的封闭边缘,得到感知物体的轮廓。根据各感知物体的大小、位置和显著程度计算其注意度。注意焦点按照注意度递减的顺序在各感知物体之间进行转移。在多幅自然图像上进行实验验证,实验结果表明该模型具有和人类视觉特性相符合的注意效果。     

融合双目多维感知特征的立体视频显著性检测

目的 立体视频能提供身临其境的逼真感而越来越受到人们的喜爱,而视觉显著性检测可以自动预测、定位和挖掘重要视觉信息,可以帮助机器对海量多媒体信息进行有效筛选。为了提高立体视频中的显著区域检测性能,提出了一种融合双目多维感知特性的立体视频显著性检测模型。方法 从立体视频的空域、深度以及时域3个不同维度出发进行显著性计算。首先,基于图像的空间特征利用贝叶斯模型计算2D图像显著图;接着,根据双目感知特征获取立体视频图像的深度显著图;然后,利用Lucas-Kanade光流法计算帧间局部区域的运动特征,获取时域显著图;最后,将3种不同维度的显著图采用一种基于全局-区域差异度大小的融合方法进行相互融合,获得最终的立体视频显著区域分布模型。结果 在不同类型的立体视频序列中的实验结果表明,本文模型获得了80%的准确率和72%的召回率,且保持了相对较低的计算复杂度,优于现有的显著性检测模型。结论 本文的显著性检测模型能有效地获取立体视频中的显著区域,可应用于立体视频/图像编码、立体视频/图像质量评价等领域。     

Hierarchical Visual Attention Model for Saliency Detection Inspired by Avian Visual Pathways

Visual attention is a mechanism that enables the visual system to detect potentially important objects in complex environment. Most computational visual attention models are designed with inspirations from mammalian visual systems. However, electrophysiological and behavioral evidences indicate that avian species are animals with high visual capability that can process complex information accurately in real time. Therefore, the visual system of the avian species, especially the nuclei related to the visual attention mechanism, are investigated in this paper. Afterwards, a hierarchical visual attention model is proposed for saliency detection. The optic tectum neuron responses are computed and the self-information is used to compute primary saliency maps in the first hierarchy. The "winner-take-all" network in the tecto-isthmal projection is simulated and final saliency maps are estimated with the regularized random walks ranking in the second hierarchy. Comparison results verify that the proposed model, which can define the focus of attention accurately, outperforms several state-of-the-art models. This study provides insights into the relationship between the visual attention mechanism and the avian visual pathways. The computational visual attention model may reveal the underlying neural mechanism of the nuclei for biological visual attention.      

视觉注意机制下结合语义特征的行人检测

目的 为研究多场景下的行人检测,提出一种视觉注意机制下基于语义特征的行人检测方法。方法 首先,在初级视觉特征基础上,结合行人肤色的语义特征,通过将自下而上的数据驱动型视觉注意与自上而下的任务驱动型视觉注意有机结合,建立空域静态视觉注意模型;然后,结合运动信息的语义特征,采用运动矢量熵值计算运动显著性,建立时域动态视觉注意模型;在此基础上,以特征权重融合的方式,构建时空域融合的视觉注意模型,由此得到视觉显著图,并通过视觉注意焦点的选择完成行人检测。结果 选用标准库和实拍视频,在Matlab R2012a平台上,进行实验验证。与其他视觉注意模型进行对比仿真,本文方法具有良好的行人检测效果,在实验视频上的行人检测正确率达93%。结论 本文方法在不同的场景下具有良好的鲁棒性能,能够用于提高现有视频监控系统的智能化性能。     

基于多特征融合的图像主体显著性判断

从视觉角度来说,视觉显著性图像是指主体突出的图像,比起内容散乱的图像,此类图像往往更能吸引用户的关注,也更符合用户对图片检索的使用需求。提出了一种图像主体视觉显著性判断方法,采用“中心围绕”计算原则在多特征融合的基础上应用支持向量机训练,建立了一个分类模型,并且可以给出表征图像显著程度的得分。实验表明,该模型有较高的分类正确率,并且将该模型应用于图像检索重排序、图像上传自动审核等应用时,可以得到更接近人工操作的结果,降低人力资源成本。     

基于视觉显著性的移动机器人动态环境建模

本文采用视觉显著性提出了一种移动机器人动态环境建模方法.该方法利用提出的视觉显著性模型,对连续的2帧图像中匹配的加速稳健特征点(SURF)利用其位置关系并采用多重随机抽样一致(multi-RANSAC)算法实现了环境中动态物体显著性检测.采用投影方法和快速均值漂移算法构建了动态环境的栅格模型,利用得到的动态显著性物体的位置更新环境地图中的栅格占据值以及动态物体的影响区域.动态环境显著图构建实验和动态环境的栅格模型构建实验的结果证明了上述方法是可行的.