一种复杂背景下运动扩展目标识别算法

目标识别的关键在于提取出目标有别于背景的特有的特征.在复杂背景下,灰度特征、区域特征、形状及纹理特征难以对目标进行有效的识别,而运动特征是明显的有效特征,提出了一种基于稀疏运动场的目标识别方法,首先用改进Barnard算法对相邻两帧图像进行特征点提取,然后在特征空间用块匹配的快速算法估计出稀疏运动场,再进行C均值模糊聚类识别.实验表明这种算法能对复杂背景下高速运动的扩展目标进行快速稳健的识别.     

一种复杂背景下运动扩展目标识别算法

目标识别的关键在于提取出目标有别于背景的特有的特征.在复杂背景下,灰度特征、区域特征、形状及纹理特征难以对目标进行有效的识别,而运动特征是明显的有效特征,提出了一种基于稀疏运动场的目标识别方法,首先用改进Barnard算法对相邻两帧图像进行特征点提取,然后在特征空间用块匹配的快速算法估计出稀疏运动场,再进行C均值模糊聚类识别.实验表明这种算法能对复杂背景下高速运动的扩展目标进行快速稳健的识别.     

基于图像融合的运动目标检测与跟踪方法研究

从运动背景中检测与跟踪运动目标是计算机视觉研究领域的热点,根据帧差法的基本原理,提出了一种针对复杂背景的运动目标检测方法.首先通过设定阈值滤除序列图像中的噪声,然后对三帧算法进行改进,即利用序列中多帧图像融合运动信息,并确定参考区域,通过对原图像进行回扫描,最终提取出完整的运动目标轮廓.最后采用一种运动物体跟踪算法,实现了运动物体和静止物体的识别,克服了以往算法中的误检和空洞问题,实验结果表明,该方法能够满足实时性的要求.     

基于剪切波变换的复杂海面红外目标检测算法

针对复杂海面红外目标检测问题,利用剪切波变换优良的各向异性能力和系数的几何特性,提出了一种基于剪切波变换的复杂海面红外目标检测算法.该算法利用剪切波变换得到边缘图像,同时提供边缘的方向信息,极大提高了海天线的检测和识别概率;然后根据海天线位置进行边缘加权,抑制海杂波,保留目标信息;经过减行均值滤波,对加权边缘图像进行分割;最后,进行数学形态学处理,检测出舰船目标.实验结果表明,该算法可以在单帧图像中检出目标,并且对存在阳光亮带、海杂波等干扰的复杂海面背景取得较好的检测效果.     

基于改进Hough变换的图像线段特征提取

为了从复杂背景中提取欲识别的目标,提出一种基于改进Hough变换的图像线段特征提取方法.针对传统Hough变换的局限性,在经典算法的基础上增加了全局阈值与局部阈值结合去除虚假尖峰,利用动态分组原则确定线段的端点,融合端点邻近的线段等改进算法.实验表明,该方法不但可以识别简单背景中的规则几何图形,还可以有效地提取复杂背景中真实目标的线段特征.     

开放式环境非接触低分辨率采集下的掌纹识别

提出一种开放式环境下、非接触采集下的掌纹识别算法.采用一种低分辨率的普通摄像头进行掌纹图像采集,人手只需自然张开、中指竖直向上放在摄像头前一定范围内.首先建立肤色模型将人手从复杂背景中提取出来;然后提出一种简单有效的关键点定位算法找到指根点,并以此建立坐标系提取掌纹ROI;接着提出一种基于统计的纹理基元算法进行掌纹特征提取,该算法不用对掌纹ROI进行归一化,计算速度较快并且对光照具有一定的鲁棒性;最后利用余弦相似度进行特征匹配实现掌纹识别.在自建的小型掌纹图像库上进行了相应的识别实验,实验结果表明所提出的算法能够在动态环境下达到理想的识别效果.所开发的实验系统能够快速实现掌纹图像采集与识别,适合在线实时系统应用.     

基于背景差分的巡检机器人视觉识别方法

针对巡检机器人检测异物范围受限,只能检测经过训练的异常物体问题,提出了一种基于视频对齐的背景差分技术。巡检机器人由于运行速度不稳定、摄像头角度存在偏差,会导致视频无法对齐,识别准确率低,因此采用一种改进的联合优化算法对视频进行处理。首先使用改进的DTW算法逐帧查找与目标视频对应的帧,将视频对应帧提取出来;再采用SURF算法提取对应帧的特征点,进行筛选后使用DeepFlow算法得到对应帧图像的变形场矩阵,进而将图像角度修正,并进行像素级的匹配。实验结果表明,DTW-SURF-DeepFlow联合算法可以将图像进行完全的对齐,经过对齐的图像通过背景差分即可以检测出任意的异常物体,提高了异物检测的准确性。     

基于吉林一号遥感图像的星载目标快速识别系统

针对传统遥感图像地面目标识别系统图像获取周期长,信息实时性差等问题,设计星载目标快速识别系统,用于卫星在轨快速识别,提出改进的基于快速视网膜关键点(FREAK)的特征匹配识别算法,解决遥感图像数据量大、背景复杂的问题。介绍了星载目标快速识别系统的工作原理,提出简化的FREAK特征提取模型,将原有算法的七层模型减少为四层,用于快速提取出遥感图像中目标特征;利用二进制量化空间将高维特征数据量化为二维数据,提高算法的准确度;最后通过匹配,快速识别出遥感目标。实验结果表明,识别算法的准确度平均提高2.3%,识别用时缩短约27.8%,满足遥感卫星在轨目标快速识别的要求。     

采用稀疏表示的红外图像自适应杂波抑制

针对红外图像中弱小目标的检测问题,提出了一种基于图像稀疏表示的自适应杂波抑制方法.首先,采集500帧红外图像样本,通过训练学习构造包含图像各个层次结构特征的多成分超完备字典;然后,通过红外图像的协方差自适应地选择与图像子块对应的超完备字典对图像进行稀疏表示,利用匹配追踪算法得到子图像在超完备目标字典下的最佳表示系数;最后,根据表示系数以及对应的原子向量对图像子块进行重构,从而得到突出红外小目标的高信噪比重构图像,实现杂波抑制.不同环境下的多项实验表明,该算法可在复杂背景下自适应地抑制杂波,提高图像的信噪比;通过简单的阈值分割可以分开目标和背景,为之后的目标检测处理奠定基础.得到的性能评价指标显示:本算法计算量较小,实时性较强,鲁棒性较强,易于硬件实现.     

基于视觉感知的故障图像检测算法

针对列车运行故障图像检测问题,提出了一种基于视觉感知机制的图像故障检测方法,实现了列车摇枕裂纹故障的高效率少样本检测。该方法首先基于ICA模型从图像序列中学习初级视皮层中简单细胞感受野;然后,计算正常图像和故障图像神经元的响应,找出对刺激响应较强烈的神经元,输出其对应的内容,进行故障检测。实验结果表明,该方法具有较高的故障检测率,同时能够利用少量样本实现对大量图像的故障检测。     

背景运动补偿和假设检验的目标检测算法

根据背景与目标具有不同的运动特性这一事实,提出一种基于背景运动补偿和假设检验的目标检测算法。首先,采用特征点对应法求相邻帧间的运动;然后,用最小二乘法计算出摄像机仿射运动参数,利用此参数进行帧间背景运动补偿后得到稳定的背景;最后,用假设检验方法检测补偿后的帧差图像,经过简单的形态学和连通区域处理后检测出运动目标。仿真表明,该运动补偿算法能有效消除背景突出目标,补偿前后的差分图像信噪比提高了14.71 dB。该算法计算量小,可以成为一种通用的实时目标检测算法。     

A statistical approach for intensity loss compensation of confocal microscopy images

In this paper, a probabilistic technique for compensation of intensity loss in confocal microscopy images is presented. For single-colour-labelled specimen, confocal microscopy images are modelled as a mixture of two Gaussian probability distribution functions, one representing the background and another corresponding to the foreground. Images are segmented into foreground and background by applying Expectation Maximization algorithm to the mixture. Final intensity compensation is carried out by scaling and shifting the original intensities with the help of parameters estimated for the foreground. Since foreground is separated to calculate the compensation parameters, the method is effective even when image structure changes from frame to frame. As intensity decay function is not used, complexity associated with estimation of the intensity decay function parameters is eliminated. In addition, images can be compensated out of order, as only information from the reference image is required for the compensation of any image. These properties make our method an ideal tool for intensity compensation of confocal microscopy images that suffer intensity loss due to absorption/scattering of light as well as photobleaching and the image can change structure from optical/temporal section-to-section due to changes in the depth of specimen or due to a live specimen. The proposed method was tested with a number of confocal microscopy image stacks and results are presented to demonstrate the effectiveness of the method.     

基于背景差分的高铁钢轨表面缺陷图像分割

高铁钢轨表面图像具有光照变化、反射不均、特征少等特点,使得缺陷自动检测极为困难。为了在高速运动过程中,从复杂的钢轨表面图像中分割出缺陷,根据钢轨表面图像具有沿钢轨方向像素值基本不变的特征,建立钢轨表面图像背景模型,提出了基于背景差分的钢轨表面缺陷检测算法,主要包括钢轨区域提取、背景建模差分、阈值分割和图像滤波4个步骤,其主要特点是将视频监控中的背景差分法推广到缺陷图像分割领域,同时借助自适应阈值分割和滤波技术,在一定程度上,解决了铁轨表面缺陷分割过程中图像光照变化、反射不均、特征少等不利因素的影响。实验仿真和现场测试结果均表明,该方法对块状缺陷能很好地识别,召回率和准确率分别达96%和80.1%。     

基于Hough检测和C-V模型的航拍绝缘子 自动协同分割方法*

绝缘子分割是通过图像处理技术实现其运行状态自动检测及故障诊断的重要前提。针对航拍图像具有背景复杂、分辨率较低、数量多和伪目标多等特点,使用传统分割方法会产生大量的用户交互导致分割效果不佳。本文把协同分割引入到绝缘子航拍图像处理中,提出一种Hough检测修复结合自动初始化轮廓C-V模型的航拍绝缘子图像协同分割方法。本方法利用航拍绝缘子图像帧之间的关系作为先验信息以达到更高的分割精度。首先对航拍图像进行去除文本预处理;然后对预处理过的图像进行Hough检测修复以处理输电线与绝缘子粘连问题并用SLIC进行超像素分割;最后利用广义霍夫变换实现C-V模型初始轮廓的选取并进行基于图像间的C-V模型的绝缘子协同分割。实验结果表明,本文分割方法的准确率明显比其他算法高,能够有效地区分目标和背景并去除杆塔、输电线等伪目标,自动化性能良好,为无人机航拍绝缘子的状态检测及故障诊断奠定基础。     

全景海域图像中的圆形海天线提取

针对全景海域图像背景复杂且海天线呈近似圆形的特点,提出了一种基于分形维数和改进Hough圆变换的全景海天线提取算法。该算法首先通过地毯覆盖法计算海域全景图像的分形维数,并据此提取出全景采集装置等设备在全景图像中的成像,消除其对海天线检测的不良影响。针对经典的梯度Hough圆变换算法提取全景海天线时无法给出唯一正确解的问题,提出了一种改进的Hough圆变换算法来有效提取全景海天线。对400幅不同情况下采集的全景海域图像进行了实验。结果表明,提出的算法在理想情况、海天线部分缺失、低对比度和海天线大范围断裂等多种情况下均可以有效提取出全景圆形海天线,检测准确率达95.75%,适用性和鲁棒性良好。     

金属表面缺陷自适应分割算法

金属表面缺陷的种类多、环境复杂度高,现有的金属表面缺陷分割算法有效性低、适用范围窄,为此提出一种金属表面缺陷自适应分割算法。该算法首先从8个方向对金属表面的灰度图像进行转换,根据多幅图像灰度波动状况,自适应地改变邻域灰度差分割算法中的阈值与步长对相应的图像进行分割,最后利用PCA算法将多幅图像压缩至单幅图像。实验结果表明,与现有的分割算法相比,该算法不仅适用于多种类型的金属表面缺陷部分的分割,而且分割准确度高。     

应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测

由于多舰船目标显著性检测过程容易将边界像素作为背景处理,本文提出了应用颜色聚类图像块的多舰船显著性检测方法。该方法首先检测邻域像素是否具有颜色相似性,并将临近的具有相似颜色的像素聚集在一起作为一个图像块。接着,对获得的图像块进行扩展,使图像块包含很多其他图像块的像素以提高图像块内像素间的对比强度;对边缘像素进行背景索引标记,计算图像块中像素的显著性强度,采用阈值分割方法获得目标显著性区域。最后,基于颜色聚类的图像块存在部分重叠的特点,利用权值对存在叠加的显著性图像进行融合,从而获得多舰船目标整幅图像的显著性检测结果。对获得的多舰船目标图像进行了实验测试,并对本文算法结果和当前比较先进的其它显著性检测算法进行了效果对比。结果显示:提出的利用颜色聚类图像块的舰船显著性检测方法的查全率达到78%以上,准确率达到92%以上,综合评价指标Fβ≥0.7;无论考虑单个指标还是整体指标,本文算法均优于其他对比算法。     

结合主体检测的图像检索方法

为解决图像背景复杂造成图像检索效果差的问题,提出了一种结合主体检测的图像检索方法。该方法首先训练用于目标检测的深度卷积神经网络模型,利用训练好的模型检测查询图像中的物体类别、类别概率和其所在区域坐标及特征。根据物体的类别概率和其所在区域的坐标判断图像主体后,在数据库中查找和主体类别相同的图像。计算查询图像与检索的同类别图像之间区域特征的余弦距离,结合类别概率对所有检索图像进行打分排序,返回分值最高的前10幅图像作为检索结果。最后在VCO2007数据集和自己收集的书页数据集上进行算法验证。实验结果表明,在随机选取的1 000幅测试图片检索结果的全正确率为96.5%,比现有方法提升了6.6个百分点。本文方法可有效排除图像背景的干扰,得到更加准确的检索结果和定位精度。     

一种合成孔径声呐图像目标分割方法

合成孔径声呐图像的信噪比低于普通光学图像,使图像分割成为合成孔径声呐图像处理中的重要环节。本文研究了表示合成孔径声呐图像数据分布的瑞利混合模型,结合马尔科夫随机场模型,将其应用于声呐图像水下目标(亮区)分割;通过最大期望算法分别估计目标和背景的瑞利混合模型参数,并利用该参数使用Graph cut方法进行马尔科夫随机场图像分割,通过重复迭代,最后形成稳定的目标分割结果;对实际的声呐图像进行了数据分析及目标分割,结果表明瑞利混合模型在描述合成孔径声呐声图上有良好的性能,可以改善目标分割的效果。