改进的混合高斯算法

针对混合高斯模型的初始建模速度慢,检测出的运动目标含大量阴影和频繁闪动等问题,提出了一种融合背景减除法的改进混合高斯算法。该算法在初始建模时,自适应地更新均值和方差,能快速准确地建立背景模型;结合背景减除法,克服频繁闪动,抑制阴影。实验结果表明,该算法在初始建模、运动目标检测效果等方面优于混合高斯算法,具有较强的稳定性和适应性。     

混合高斯模型和差分法相融合的运动目标检测

提出运动目标检测中背景动态建模和OTSU局部递归分割的一种方法,该方法在自适应混合高斯背景模型基础上,为每个像素构建混合高斯背景模型,通过帧间差分把每帧中的图像区分为背景区域和运动区域,背景区域中像素点将以特定的更新率更新背景模型,物体运动区不再构建新的高斯分布加入到混合高斯分布模型中.实验结果表明,在有诸多不确定性因素的序列视频中构建的背景有较好的自适应性,能迅速响应实际场景的变化.     

基于增量式特征基背景模型的运动目标检测

背景差法是目标运动检测的主流方法,关键在于背景模型自适应更新.针对传统特征基背景模型批处理方式计算量大、更新速度慢的问题,采用增量式主成分分析来建立特征基背景模型.首先计算样本图像的初始背景图像,然后采用CCFIPCA算法更新特征基背景模型,最后通过输入帧和重建帧的欧氏距离检测前景运动目标.算法以视频帧整体来建立背景模型,克服了混合高斯模型和核密度估计以孤立像素点建模的不足,提高了背景建模的鲁棒性.在SIMULINK下的仿真实验表明,算法能很好地适应高速公路交通场景动态变化,在有光线变化和阴影影响的情况下能完整、准确地提取出运动车辆轮廓.     

一种多模型协同的目标提取方法

固定摄像机目标提取多以高斯混合模型为背景模型,在检测运动缓慢、间歇停滞的目标时会出现前景目标空洞的问题。为此,提出一种能够适应目标间歇停滞的多模型协同目标提取方法。采用高斯混合模型进行背景学习,通过光线检测模型和场景状态检测模型协同控制背景适时更新,利用阴影检测模型剔除阴影。实验结果表明,与KaewTraKulPong P方法相比,该方法能较完整地提取到目标轮廓,且单帧处理时间较少。     

一种改进的运动目标精确检测算法

针对传统混合高斯背景模型在多变场景下因背景模型更新不及时而存在的误检、漏检等不足,提出一种改进算法.该算法首先通过在高斯分布匹配过程中结合帧间差分获取的帧间未变化区域与变化区域判断像素点的区域类别,然后根据不同的像素区域类别执行不同的背景更新策略,使背景的更新及时准确地反映背景的变化.实验结果表明,该改进混合高斯背景模型算法能有效地解决因目标和背景相互转化而出现的拖尾、影子以及运动目标空洞等问题.     

基于单高斯背景模型运动目标检测方法的改进

针对背景减除法应用于运动目标检测中的背景模型更新和阴影消除问题,提出了一种改进的单高斯背景模型估计算法和快速的阴影消除方法。实验结果表明,算法在有效去除阴影的同时能够较好地提取运动目标,为后续的人体识别、行为分析等工作奠定了良好的基础。     

基于改进混合高斯模型与阴影去除的目标检测

随着计算机视觉和摄像设备的日益普及,目标检测技术已经成为一个重要的研究领域。虽然提出了几种目标检测方法,但由于其适用性与局限性,并不能解决实际复杂场景中的各种挑战。针对传统混合高斯模型对动态背景、光照变化和阴影敏感等问题,提出一种混合高斯模型的改进算法,用于视频中目标检测。该方法首先通过传统混合高斯模型获取当前帧目标的粗略区域;通过将双级学习率和组合权重引入混合高斯模型,从而区分出运动区域与包含动态背景的背景区域;然后进一步利用基于颜色特性与空间连续性的方法去除阴影;最后通过形态学处理提取出准确的运动目标区域。对比实验表明,所提方法不仅能够有效去除动态背景,而且能够有效抑制阴影和光照变化的影响。     

改进的混合高斯模型及阴影消除方法

为了有效减少运动目标检测中混合高斯模型的计算量和提高阴影消除的准确性,提出了一种选择性地更新混合高斯模型和基于亮度变化消除阴影的方法。首先,在各个高斯分布进行更新之前,先将其权值与不属于背景的高斯分布的比重进行比较,若前者较大,则此高斯分布不更新,反之则更新;然后,在阴影消除时,将亮度的变化程度作为阴影检测阈值的一个因子,以使其随亮度变化自适应地做出调整。最后,将该方法与传统方法在室内外视频条件下进行了实验对比,结果表明该方法的计算时间约为传统方法的1/3,阴影消除更加准确。     

一种用于运动物体检测的自适应更新背景模型

提出一种能自适应更新的背景模型,使得运动物体检测中场景变化时提取的背景能进行相应的更新.该模型利用特征点信息将场景中的像素点分类,并针对不同类别像素点计算其更新速率;然后对像素点采用相应速率进行更新,从而能根据场景不同变化进行自适应更新.实验结果表明,该模型能较好地处理混合高斯模型因采用同一更新速率导致的背景模型更新错误问题.     

混合高斯模型运动检测算法优化

针对经典混合高斯算法对非平稳场景过于敏感的问题, 提出了混合高斯模型运动检测算法的优化方法。在检测算法流程的匹配高斯模态选择、模型更新和背景显示上分别作了优化：综合考虑模态权重与模态自身匹配度, 选择匹配高斯模态; 统一初始化与检测过程中的模型更新, 即使视频检测的背景变化较大, 系统也能较快地建立理想背景模型; 综合考虑背景模型各模态分布, 清楚反映了背景模型的具体分布。实验结果表明, 与经典混合高斯算法相比, 优化算法在克服背景扰动、降低误检率上表现良好, 有效提高了混合高斯算法对场景变化的适应性。优化算法在实际工程应用中效果良好。     

区域GMM聚类的SAR图像分割

高斯混合模型(GMM)聚类算法近年来广泛应用于图像分割领域。但在SAR图像分割中,由于忽略了图像像素间的空间相关性,使其对相干斑噪声十分敏感。提出一种基于区域的GMM聚类算法,它将空间相关性引入聚类分类中,利用分水岭分割得到基本同质区域,计算区域的灰度均值作为GMM聚类算法的输入样本,将聚类特征从像素水平提升到区域水平,减少了噪声对分割结果的影响;并将自身反馈机制引入期望最大化(EM)算法中,进一步提高了GMM模型参数估计的精度。还对合成图像和真实SAR图像进行了分割实验,结果表明新算法可有效地提高分割的     

Speaker identification using multi-step clustering algorithm with transformation-based GMM

To improve the performance of speaker recognition, the embedded linear transformation is used to integrate both transformation and diagonal-covariance Caussian mixture into a unified framework. In the case, the mixture number of GMM must be fixed in model training. The cluster expectation-maximization (EM) algorithm is a well-known technique in which the mixture number is regarded as an estimated parameter. This paper presents a new model structure that integrates a multi-step cluster algorithm into the estimating process of GMM with the embedded transformation. In the approach, the transformation matrix, the mixture number and model parameters are simultaneously estimated according to a maximum likelihood criterion. The proposed method is demonstrated on a database of three data sessions for text independent speaker identification. The experiments show that this method outperforms the traditional GMM with cluster EM algorithm. This text was submitted by the authors in English.     

基于CUDA的GMM模型快速训练方法及应用

由于能够很好地近似描述任何分布,混合高斯模型(GMM)在模式在识别领域得到了广泛的应用.GMM模型参数通常使用迭代的期望最大化(EM)算法训练获得,当训练数据量非常庞大及模型混合数很大时,需要花费很长的训练时间.NVIDIA公司推出的统一计算设备架构(Computed unified device architecture,CUDA)技术通过在图形处理单元(GPU)并发执行多个线程能够实现大规模并行快速计算.本文提出一种基于CUDA,适用于特大数据量的GMM模型快速训练方法,包括用于模型初始化的K-means算法的快速实现方法,以及用于模型参数估计的EM算法的快速实现方法.文中还将这种训练方法应用到语种GMM模型训练中.实验结果表明,与Intel DualCore PentiumⅣ3.0 GHz CPU的一个单核相比,在NVIDIA GTS250 GPU上语种GMM模型训练速度提高了26倍左右.     

Iterative joint source-channel decoding of speech spectrum parameters over an additive white Gaussian noise channel

In this paper, we show how the Gaussian mixture modeling framework used to develop efficient source encoding schemes can be further exploited to model source statistics during channel decoding in an iterative framework to develop an effective joint source-channel decoding scheme. The joint probability density function (PDF) of successive source frames is modeled as a Gaussian mixture model (GMM). Based on previous work, the marginal source statistics provided by the GMM is used at the encoder to design a low-complexity memoryless source encoding scheme. The source encoding scheme has the specific advantage of providing good estimates to the probability of occurrence of a given source code-point based on the GMM. The proposed iterative decoding procedure works with any channel code whose decoder can implement the soft-output Viterbi algorithm that uses a priori information (APRI-SOVA) or the BCJR algorithm to provide extrinsic information on each source encoded bit. The source decoder uses the GMM model and the channel decoder output to provide a priori information back to the channel decoder. Decoding is done in an iterative manner by trading extrinsic information between the source and channel decoders. Experimental results showing improved decoding performance are provided in the application of speech spectrum parameter compression and communication.     

基于SLIC的改进GrabCut彩色图像快速分割

GrabCut算法用户交互量少且分割精度高,但它迭代使用GraphCuts的求解模式使得在处理高分辨率图像时,耗时巨大。提出了一种快速GrabCut算法,在高斯混合模型参数估计过程中,通过SLIC算法构建精简的GraphCuts模型以实现加速。通过SLIC算法将原始图像快速地预分割成具有确定边界且区域内相似度高的超像素图,并以此构建精简的网络图。以块内的RGB均值描述超像素特征进行高斯混合模型参数估计。为了提高分割精度,使用得到的GMM参数对原始图像进行分割。实验结果证明了该算法在时效和精度上都有很好的性能。     

Wavelet fuzzy LVQ based speaker verification system

This work evaluates the performance of speaker verification system based on Wavelet based Fuzzy Learning Vector Quantization (WLVQ) algorithm. The parameters of Gaussian mixture model (GMM) are designed using this proposed algorithm. Mel Frequency Cepstral Coefficients (MFCC) are extracted from the speech data and vector quantized through Wavelet based FLVQ algorithm. This algorithm develops a multi resolution codebook by updating both winning and nonwinning prototypes through an unsupervised learning process. This codebook is used as mean vector of GMM. The other two parameters, weight and covariance are determined from the clusters formed by the WLVQ algorithm. The multi resolution property of wavelet transform and ability of FLVQ in regulating the competition between prototypes during learning are combined in this algorithm to develop an efficient codebook for GMM. Because of iterative nature of Expectation Maximization (EM) algorithm, the applicability of alternative training algorithms is worth investigation. In this work, the performance of speaker verification system using GMM trained by LVQ, FLVQ and WLVQ algorithms are evaluated and compared with EM algorithm. FLVQ and WLVQ based training algorithms for modeling speakers using GMM yields better performance than EM based GMM.     

遗传算法优化GMM的故障电弧识别方法

由于电气设备中正常电流信号和故障电流信号电流特性十分相似,故障电弧的正确识别十分困难,但非常重要。采用小波变换结合近似熵的方法对故障和正常电流特征进行提取,将特征用来训练混合高斯模型(GMM)。但GMM的参数估计方法期望最大(EM),极易局部收敛,因此,引进遗传算法,提出遗传优化的高斯混合模型(GA-GMM)。用经过特征提取后的特征数据来训练GA-GMM模型,模型根据其输入的数据特征得到最大的概率分类,即输出电流故障与否。大量实验表明采用GA-BMM能够快速准确地对故障电弧特征进行识别,达到了较好的识别效果,实现了准确识别故障电弧的操作。     

融入邻域作用的高斯混合分割模型及简化求解

目的 基于高斯混合模型（GMM）的图像分割方法易受噪声影响,为此采用马尔可夫随机场（MRF）将像素邻域关系引入GMM,提高算法抗噪性。针对融入邻域作用的高斯混合分割模型结构复杂、参数估计困难,难以获得全局最优分割解等问题,提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法。方法 首先,构建融入邻域作用的GMM。为了提高GMM的抗噪性,采用MRF建模混合模型权重系数的先验分布。然后,利用贝叶斯理论建立图像分割模型,即品质函数;由于品质函数中参数较多（包括权重系数,均值,协方差）、函数结构复杂,导致参数求解困难。因此,将品质函数中的均值和协方差定义为权重系数的函数,由此简化模型结构并方便其求解;虽然品质函数中仅包含参数权重系数,但结构比较复杂,难以求得参数的解析式。最后,采用非线性共轭梯度法（CGM）求解参数,该方法仅需利用品质函数值和参数梯度值,降低了参数求解的复杂性,并且收敛快,可以得到全局最优解。结果 为了有效而准确地验证提出的分割方法,分别采用本文算法和对比算法对合成图像和高分辨率遥感图像进行分割实验,并定性和定量地评价和分析了实验结果。实验结果表明本文方法的有效抗噪性,并得到很好的分割结果。从参数估计结果可以看出,本文算法有效简化了模型参数,并获得全局最优解。结论 提出一种融入邻域作用的高斯混合分割模型及其简化求解方法,实验结果表明,本文算法提高了算法的抗噪性,有效地简化了模型参数,并得到全局最优参数解。本文算法对具有噪声的高分辨率遥感影像广泛适用。     

基于高斯混合模型的空间域背景分离法及阴影消除法

运动检测和背景分离技术是智能视频监控系统中的一项关键技术。由于目前广泛使用的高斯混合模型背景分离法是在像素域的时间尺度上对像素进行分类,因此常常造成误判,且无法解决阴影问题。为解决此问题,提出了一种空间域上的背景分离法。该方法首先将像素检测从像素域拓展至空间域的局部窗口内;然后在得到前景点集后,再将此空间域检测思想结合像素亮度特征运用到阴影消除中;最后,对经典模型的部分参数估计方法进行了修改。相关的实验结果证明,该方法可用于提高背景分离的检测精度和实现运动物体阴影消除。