融合图像显著性与特征点匹配的形变目标跟踪

目的 针对目标在跟踪过程中出现剧烈形变,特别是剧烈尺度变化的而导致跟踪失败情况,提出融合图像显著性与特征点匹配的目标跟踪算法。方法 首先利用改进的BRISK（binary robust invariant scalable keypoints）特征点检测算法,对视频序列中的初始帧提取特征点,确定跟踪算法中的目标模板和目标模板特征点集合;接着对当前帧进行特征点检测,并与目标模板特征点集合利用FLANN（fast approximate nearest neighbor search library）方法进行匹配得到匹配特征点子集;然后融合匹配特征点和光流特征点确定可靠特征点集;再后基于可靠特征点集和目标模板特征点集计算单应性变换矩阵粗确定目标跟踪框,继而基于LC（local contrast）图像显著性精确定目标跟踪框;最后融合图像显著性和可靠特征点自适应确定目标跟踪框。当连续三帧目标发生剧烈形变时,更新目标模板和目标模板特征点集。结果 为了验证算法性能,在OTB2013数据集中挑选出具有形变特性的8个视频序列,共2214帧图像作为实验数据集。在重合度实验中,本文算法能够达到0.567 1的平均重合度,优于当前先进的跟踪算法;在重合度成功率实验中,本文算法也比当前先进的跟踪算法具有更好的跟踪效果。最后利用Vega Prime仿真了无人机快速抵近飞行下目标出现剧烈形变的航拍视频序列,序列中目标的最大形变量超过14,帧间最大形变量达到1.72,实验表明本文算法在该视频序列上具有更好的跟踪效果。本文算法具有较好的实时性,平均帧率48.6帧/s。结论 本文算法能够实时准确的跟踪剧烈形变的目标,特别是剧烈尺度变化的目标。     

遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪算法

目的 复杂环境下,运动目标在跟踪过程中受尺度变换以及遮挡因素的影响,跟踪准确率较低。针对这一问题,提出一种遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪方法。方法 首先选取第1帧图像的前景区域,训练目标的位置、尺度滤波器和GMS（grid-based motion statistics）检测器。然后,通过位置滤波器估计目标位置,尺度滤波器计算目标尺度,得到初选目标区域。最后,利用相关滤波响应情况对初选目标区域进行评估,通过相关滤波响应值的峰值和峰值波动情况判断是否满足遮挡和更新条件。若遮挡,启动检测器检测目标位置,检测到目标位置后,更新目标模型;若更新,则更新位置、尺度滤波器和GMS检测器,完成跟踪。结果 本文使用多尺度相关滤波方法作为算法的基本框架,对尺度变化目标跟踪具有较好的适应性。同时,利用目标模型更新机制和GMS检测器检索目标,有效地解决了遮挡情况下的目标丢失问题。在公开数据集上的测试结果表明,本文算法平均中心误差为5.58,平均跟踪准确率为94.2%,跟踪速度平均可达27.5 帧/s,与当前先进的跟踪算法相比,本文算法兼顾了跟踪速度和准确率,表现出更好的跟踪效果。结论 本文提出一种新的遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪算法。实验结果表明,本文算法在不同的尺度变换及遮挡条件下能够快速准确跟踪目标,具有较好的跟踪准确率和鲁棒性。     

融合图像感知哈希技术的运动目标跟踪

目的 为解决运动目标跟踪时因遮挡、尺度变换等产生的目标丢失以及传统匹配跟踪算法计算复杂度高等问题,提出一种融合图像感知哈希技术的运动目标跟踪算法.方法 本文算法利用感知哈希技术提取目标摘要进行模板图像识别匹配,采用匹配跟踪策略和搜索跟踪策略相配合来准确跟踪目标,并构建模板评价函数和模板更新准则实现目标模板的自适应更新,保证其在目标发生遮挡和尺度变换情况下的适应性.结果 该算法与基于NCC(normalized cross correlation)的模板匹配跟踪算法、Mean-shift跟踪算法以及压缩跟踪算法相比,在目标尺度变换和物体遮挡时,跟踪的连续性和稳定性更好,且具有较低的计算复杂度,能分别降低跟踪系统约6.2%、 6.3%、 9.3%的计算时间.结论 本文算法能有效实现视频场景中目标发生遮挡及尺度变换情况下的跟踪,跟踪的连续性和稳定性良好,且算法具有较低的计算复杂度,有利于实时性跟踪系统的构建.     

利用快速傅里叶变换的目标尺度自适应回归跟踪

目的 视频跟踪中,跟踪背景复杂及目标表观变化是导致跟踪失败的主要原因.回归跟踪算法利用目标的表观信息建立回归模型进行跟踪,然而该算法的跟踪效率较低;基于循环结构的检测跟踪方法能有效利用循环结构提高跟踪效率,但该算法不能跟踪尺度变化的目标.为解决上述问题,本文提出一种基于快速傅里叶变换的尺度自适应回归跟踪算法,方法 首先利用快速傅里叶变换建立目标的核岭回归模型并搜索得到目标的中心位置,然后计算候选目标区域像素点的权重分布图,从而估计出目标的最佳尺度.结果 进行6组实验,与当前常见算法(CBWH、IVT、DFT、DSST、增量试探法)相比,本文算法不仅能较好地适应背景、目标尺度及姿态的变化,而且平均每帧运行时间短(毫秒级).结论 本文提出一种基于快速傅里叶变换的尺度自适应回归跟踪算法,算法对背景、尺度及姿态变化的目标跟踪具有较强的鲁棒性和很好的跟踪效率.     

基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪

目的 针对现实场景中跟踪目标的快速运动、旋转、尺度变化、遮挡等问题,提出了基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪的方法。方法 利用卷积神经网络提取高、低层卷积特征并结合本文提出的核相关滤波算法计算并获得高底两层卷积特征响应图。采用Coarse-to-Fine方法对目标位置进行估计,在学习得到1维尺度核相关滤波器估计尺度的基础上实时更新高低两层核相关滤波器参数,以实现自适应的目标跟踪。结果 实验选取公开数据集中的典型视频序列进行跟踪,测试了算法在目标尺度发生变化、遮挡、旋转等复杂场景下的跟踪性能并与多种优秀的跟踪算法在平均中心误差、平均重叠率等指标上进行了定量比较,在Singer1、Car4、Jogging、Girl、Football以及MotorRolling视频图像序列上的中心误差分别为8.71、6.83、3.96、3.91、4.83、9.23,跟踪重叠率分别为0.969、1.00、0.967、0.994、0.967、0.512。实验结果表明,本文算法与原始核相关滤波算法相比,平均中心位置误差降低20%,平均重叠率提高12%。结论 采用卷积神经网络提取高低两层卷积特征,高层卷积特征用于判别目标和背景,低层卷积特征用于预测目标位置并通过Coarse-to-Fine方法对目标位置进行精确的定位,较好地解决了由于目标的旋转和尺度变化带来的跟踪误差大的问题,提高了跟踪性能并能够实时更新学习。在目标尺度发生变化、遮挡、光照条件改变、目标快速运动等复杂场景下仍表现出较强的鲁棒性和适应性。     

利用选择性模型不定时更新的视觉跟踪算法

目的 在目标跟踪中,基本粒子滤波算法和传统模型更新策略在遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下通常存在鲁棒性较差的问题。为解决该问题,提出一种基于选择性模型不定时更新的粒子滤波视觉跟踪算法。方法 本文算法在粒子滤波框架下,定时检测目标变化,采用最速梯度下降法判断更新时机。仅当目标本身逐渐姿态改变而不受背景干扰时更新目标模型;在发生遮挡或光照改变较大时则不更新,保持当前模型继续跟踪。结果 通过对示例视频的计算机视觉跟踪,在跟踪目标中心位置误差、覆盖率、精度及成功率比较上,本文算法均能表现出较优的实验结果,这表明:本文算法能够对目标模型进行选择性更新,与对比算法比较,总体能够更加有效解决视频中遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下的鲁棒跟踪问题。结论 由于本文算法未考虑尺度,在尺度不变的多种复杂变化条件下,本文算法均具有较好的鲁棒性。     

无人机场景下尺度自适应的车辆跟踪算法

为解决传统相关滤波算法对无人机(UAV)拍摄视频中的车辆进行跟踪时,因目标车辆尺度变化而产生模型漂移的问题,提出了一种改进的尺度自适应的车辆跟踪算法.该算法基于核相关滤波,通过构建区分尺度的空间跟踪器,即利用两个滤波器分别对目标车辆的位置进行定位,对目标车辆的尺度进行估计,以此来快速确定目标相关信息,实现对目标车辆尺度的自适应.此外为解决目标车辆因快速形变而导致跟踪效果不佳的问题,还加入了对形变不太敏感的颜色特征,增加滤波器的鲁棒性,采用统计颜色特征方法,不受模板类特征限制.该改进算法在经过OTB和UAV数据集中28段车辆相关的视频序列测试后,平均距离精度为80.8％,平均成功率为82.7％,FPS达到了58.24.实验表明该算法可以提高在无人机场景下对车辆的检测跟踪效果,能够有效解决目标车辆因尺度变化和快速形变产生的问题,相比于其他核相关滤波算法有着更优秀的跟踪精度和实时性.     

前景判别的局部模型匹配目标跟踪

目的 在复杂背景下,传统模型匹配的跟踪方法只考虑了目标自身特征,没有充分考虑与其所处图像的关系,尤其是目标发生遮挡时,易发生跟踪漂移,甚至丢失目标。针对上述问题,提出一种前景判别的局部模型匹配(FDLM)跟踪算法。方法 首先选取图像帧序列前m帧进行跟踪训练,将每帧图像分割成若干超像素块。然后,将所有的超像素块组建向量簇,利用判别外观模型建立包含超像素块的目标模型。最后,将建立的目标模型作为匹配模板,采用期望最大化(EM)估计图像的前景信息,通过前景判别进行局部模型匹配,确定跟踪目标。结果 本文算法在前景判别和模型匹配等方面能准确有效地适应视频场景中目标状态的复杂变化,较好地解决各种不确定因素干扰下的跟踪漂移问题,和一些优秀的跟踪算法相比,可以达到相同甚至更高的跟踪精度,在Girl、Lemming、Liquor、Shop、Woman、Bolt、CarDark、David以及Basketball视频序列下的平均中心误差分别为9.76、28.65、19.41、5.22、8.26、7.69、8.13、11.36、7.66,跟踪重叠率分别为0.69、0.61、0.77、0.74、0.80、0.79、0.79、0.75、0.69。结论 实验结果表明,本文算法能够自适应地实时更新噪声模型参数并较准确估计图像的前景信息,排除背景信息干扰,在部分遮挡、目标形变、光照变化、复杂背景等条件下具有跟踪准确、适应性强的特点。     

自适应模板更新的鲁棒目标跟踪算法*

针对受复杂背景、光照以及目标尺度变化等因素的影响,目标模板更新精度不高,导致跟踪算法鲁棒性差的问题,提出了一种基于深度特征和模板更新的自适应粒子滤波目标跟踪方法。首先对跟踪目标进行仿射变换;然后构造一个12层的卷积神经网络来提取跟踪目标及其仿射变换的深度特征得到目标模板和候选模板,并以此构建候选模板库;其次采用粒子滤波算法跟踪目标,将预测结果与候选模板库中的模板进行匹配,确定新的目标模板并自适应更新候选模板库。实验结果表明,该算法在遮挡、光照、尺度变化、目标旋转和复杂背景的恶劣条件下仍能稳定地跟踪目标,与其他7种先进算法在18组测试视频中进行比较,具有更高的目标跟踪精度和更强的鲁棒性。     

联合模板先验概率和稀疏表示的目标跟踪

目的 虽然基于稀疏表示的目标跟踪方法表现出了良好的跟踪效果,但仍然无法彻底解决噪声、旋转、遮挡、运动模糊、光照和姿态变化等复杂背景下的目标跟踪问题。针对遮挡、旋转、姿态变化和运动模糊问题,提出一种在粒子滤波框架内,基于稀疏表示和先验概率相结合的目标跟踪方法。方法 通过先验概率衡量目标模板的重要性,并将其引入到正则化模型中,作为模板更新的主要依据,从而获得一种新的候选目标稀疏表示模型。结果 在多个测试视频序列上,与多种流行算法相比,该算法可以达到更好的跟踪性能。在5个经典测试视频下的平均中心误差为6.77像素,平均跟踪成功率为97%,均优于其他算法。结论 实验结果表明,在各种含有遮挡、旋转、姿态变化和运动模糊的视频中,该算法可以稳定可靠地跟踪目标,适用于视频监控复杂场景下的目标跟踪。     

基于视觉特征的尺度空间信息量度量

图像的多尺度表示指的是从原始图像出发,导出一系列越来越平滑、简化的图像。这种简化意味着信息的丢失。如果能定量描述每一个尺度中图像的信息,这对于多尺度表示来说有着重要的作用。虽然Sporring等人提出的尺度空间信息熵度量能解决一些问题,但是并不满足从视觉理论和直观的基础上提出的尺度空间信息量度量的基本要求,例如形态不变性等,为此在M arr视觉理论基础上定义了一个新的具有视觉意义的尺度空间信息度量,并在典型的高斯尺度空间中,证明了它确实满足从视觉理论和直观的基础上提出的尺度空间信息量度量的基本要求。数值试验验证了这种定义在视觉上是可靠的,从而为图像尺度的自适应选择提供了一种可靠的方法。     

空间数据挖掘中的尺度转换研究

论述了尺度及尺度转换的概念。总结了地球科学领域尺度转换的一般理论、方法。提出了空间数据挖掘中的尺度转换问题,并探讨了其解决途径。     

多尺度边缘检测技术的分类及比较

本文综述了多尺度边缘检测技术：介绍了基本概念及有关理论；归纳了现有的各种多尺度边缘检测方法；     

Multiscale Segmentation of Three-Dimensional MR Brain Images

Segmentation of MR brain images using intensity values is severely limited owing to field inhomogeneities, susceptibility artifacts and partial volume effects. Edge based segmentation methods suffer from spurious edges and gaps in boundaries. A multiscale method to MRI brain segmentation is presented which uses both edge and intensity information. First a multiscale representation of an image is created, which can be made edge dependent to favor intra-tissue diffusion over inter-tissue diffusion. Subsequently a multiscale linking model (the hyperstack) is used to group voxels into a number of objects based on intensity. It is shown that both an improvement in accuracy and a reduction in image post-processing can be achieved if edge dependent diffusion is used instead of linear diffusion. The combination of edge dependent diffusion and intensity based linking facilitates segmentation of grey matter, white matter and cerebrospinal fluid with minimal user interaction. To segment the total brain (white matter plus grey matter) morphological operations are applied to remove small bridges between the brain and cranium. If the total brain is segmented, grey matter, white matter and cerebrospinal fluid can be segmented by joining a small number of segments. Using a supervised segmentation technique and MRI simulations of a brain phantom for validation it is shown that the errors are in the order of or smaller than reported in literature.     

大规模地貌场景的实时纹理合成

提出一种新的高效的大规模三维地貌纹理合成方法。把三维地貌场景进行透视变换投影到平面上,对这些平面上的三角网格赋一个连续的缩放因子场,把给定的纹理缩放成很多级别,使得可以和网格上的缩放因子相对应,按二维平面三角面片纹理合成的思想进行合成。实验表明,该方法在不拉伸纹理的同时能够达到实时,取得良好的视觉合成效果。     

基于SIFT特征的遥感图像配准方法研究与实现

讨论了基于SIFT特征的遥感图像配准方法,重点介绍了基于特征点提取的算法描述以及针对基于特征点的遥感图像配准算法流程,并通过实验进行了验证。     

OCS行车电子秤的设计

The composition, structure of the scale body, weighing instrument and transducer of the electronic scale for overhead crane are introduced． Several commonly used structures of the weighing body in electronic scale for overhead crane are emphasized． The system accuracy offered by different body structure is presented． The common structure and the forced conditions of the main components in such electronic scales are analyzed and the criteria should be followed in design are described．     

Are more complex physiological models of forest ecosystems better choices for plot and regional predictions?

Process-based forest ecosystem models vary from simple physiological, complex physiological, to hybrid empirical-physiological models. Previous studies indicate that complex models provide the best prediction at plot scale with a temporal extent of less than 10 years, however, it is largely untested as to whether complex models outperform the other two types of models at plot and regional scale in longer timeframe (i.e. decades). We compared model predictions of aboveground carbon by one representative model of each model type (PnET-II, ED2 and LINKAGES v2.2, respectively) with field data (19–77 years) at both scales in the Central Hardwood Forests of the United States. At plot scale, predictions by complex physiological model were the most concordant with field data, suggesting that physiological processes are more influential than forest composition and structure. Hybrid model provided the best predictions at regional scale, suggesting that forest composition and structure may be more influential than physiological processes.     

近邻自适应局部尺度的谱聚类算法

提出一种在LUV空间中基于多层次化结构Nystrm方法的自适应谱聚类算法。首先引入LUV色彩空间,避免了RGB色彩空间中色彩辨别阈对分割的影响,在纹理、边缘区域取得了更好的分割效果;其次将谱聚类算法中基于多层次化结构的方法和基于Nystrm采样的方法结合起来,有效减少了运算时间、解决了数据量较大时计算过程中内存溢出的问题;最后在K均值聚类中通过对特征间隙(eigengap)的分析,自适应地选择K值的大小,解决了自动确定聚类数目的问题。将提出的方法在LUV色彩空间中和RGB色彩空间中分别进行图像分割实验,结果表明在LUV色彩空间中取得效果更加理想。同时也将提出的算法与基于Nystrm方法的谱聚类算法(spectral clustering-Nystrm,SC-N)进行比较。实验结果表明,该算法在数据运算量、运行时间和分割结果上都优于SC-N方法。