基于目标分块多特征核稀疏表示的视觉跟踪

大多数现有的基于稀疏表示的跟踪器仅采用单个目标特征来描述感兴趣的目标,因而在处理各种复杂视频时不可避免会出现跟踪不稳定的情况。针对这个问题,提出一种基于多特征联合稀疏表示的粒子滤波跟踪算法。该算法的主要思想是对随时间不断更新的字典模板和抽样粒子的局部块依据其位置进行分类,用字典中所有类别块对抽样粒子的局部块进行稀疏表示,而仅用与字典中具有相同类别的局部块及表示系数进行重构,根据重构误差构建似然函数以确定最佳粒子（候选目标）,实现对目标的精确跟踪。该方法不仅实现了局部块的结构稀疏性,而且充分考虑了粒子之间的依赖关系,提高了跟踪精度。将算法进一步推广到采用基于核的多种特征描述,经混合范数约束并利用 KAPG （kernelizable accelerated proximal gradient ）方法求解联合特征的稀疏系数。定性和定量的实验结果均表明该算法在目标发生遮挡、旋转、尺度变化、快速运动、光照变化等各种复杂情况下,依然可以准确地跟踪目标。     

有监督子空间建模和稀疏表示的场景分类

提出了一种基于有监督子空间建模和稀疏表示的场景分类算法。该算法将采用非监督方式求取所有场景类别公共字典的稀疏编码模型分解为一系列各目标函数相互独立的多目标优化问题,实现了各类别字典的有监督学习。在所有类别的字典学习完毕后,再以各子空间和的基集来对每幅图像中所有局部特征进行协同编码,并借助空间金字塔表示(SPR)和特征各维最大汇总(max pooling)构成最终图像的全局特征表示。为对算法的有效性进行验证,在4个常用的场景图像库上进行了分类实验,结果表明该算法比采用非监督字典学习的方法在性能上有了显著提升。     

基于字典学习和拓展联合动态稀疏表示的SAR目标识别

提出了一种基于字典学习和拓展联合动态稀疏表示的合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)图像的目标自动识别(Automatic target recognition, ATR)方法.首先, 在图像预处理时, 分割出目标区域和目标遮挡地面形成的阴影区域, 将这两个区域的信息结合起来能更好地表示图像.其次, 将字典学习方法LC-KSVD (Label consistent k-singular value decomposition)引入到训练阶段中, 分别学习目标区域和阴影区域的特征字典, 而不是直接将所有训练样本作为固定字典.最后, 在测试阶段提出了拓展联合动态稀疏表示算法, 使图像数据中的两个特征共享相似但不完全相同的稀疏模式, 还可处理图像噪声遮挡损坏问题.标准数据集上的实验结果表明, 该方法使不同类别更具区分性, 有效地提高了SAR图像的目标识别准确度.     

核相关滤波融合稀疏表示的目标跟踪算法

为解决稀疏表示跟踪速度慢和核相关滤波算法难以处理遮挡、尺度变化的问题,提出一种核相关滤波结合稀疏表示的视频跟踪算法。用核相关滤波快速定位目标的最大可能位置,密集采样后采用基于局部图像块的稀疏表示和对齐池化构建外观模型,更好表征目标的局部特征以应对遮挡问题。为处理跟踪漂移,采取基于滤波和稀疏编码的探测策略实现模型更新。OTB100上的实验结果表明,该算法在处理遮挡、旋转和快速运动上与其它算法相比达到最好的跟踪效果。     

稀疏表示分类中遮挡字典构造方法的改进

针对稀疏表示分类算法中遮挡字典维数高且无冗余的问题,提出一种遮挡字典构造方法.首先通过图像分块得到各级的遮挡基图像;然后将所有互不相同的遮挡基图像按字典顺序转化为向量,并用这些向量作为遮挡字典的列,从而构造出维数相对较低且具有一定冗余度的遮挡字典.实验结果表明,该方法不仅明显提高了稀疏表示分类算法对遮挡人脸的识别率,而且还能通过减少图像的分块级数降低稀疏分解的耗时量,提高运算效率.     

面向乳腺病理图像分类的非相干字典学习及稀疏表示算法

针对乳腺病理图像分类,提出一种非相干字典学习及其稀疏表示算法.首先针对不同类别的图像,基于在线字典学习算法分别学习各类特定的子字典;其次利用紧框架建立一种非相干字典学习模型,通过交替投影优化字典的相干性、秩与紧框架性,从而有效地约束字典的格拉姆矩阵与参考格拉姆矩阵的距离,获得判别性更强的非相干字典;最后采用子空间旋转方法优化非相干字典的稀疏表示性能.利用乳腺癌数据集BreaKHis进行实验的结果证明,该算法所学习的非相干字典能平衡字典的判别性与稀疏表示性能,在良性肿瘤与恶性肿瘤图像分类上获得了86.0%的分类精度;在良性肿瘤图像中的腺病与纤维腺瘤的分类上获得92.5%的分类精度.     

自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测

针对基于局部或全局稀疏表示的图像显著性检测方法频繁出现提取对象不完整、边界不光滑及噪声消除不干净等问题,提出自适应融合局部和全局稀疏表示的图像显著性检测方法。首先,对原始图像进行分块处理,利用图像块代替像素操作,降低算法复杂度;其次,对分块后的图像进行局部稀疏表示,即：针对每一个图像块,选取其周围的若干图像块生成过完备字典,基于该字典对图像块进行稀疏重构,得到原始图像的初始局部显著图,该显著图能够有效提取显著性目标的边缘信息;接着,对分块后的图像进行全局稀疏表示,与局部稀疏表示过程类似,不同的是针对每一个图像块所生成的字典来源于图像四周边界处的图像块,这样可以得到能有效检测出显著性目标内部区域的初始全局显著图;最后,将初始局部和全局显著图进行自适应融合,生成最终显著图。实验结果表明,提出算法在查准率（precision）、查全率（recall）及F-measure等指标上优于几种经典的图像显著性检测方法。     

基于背景字典构造的稀疏表示高光谱目标检测

针对现有基于稀疏表示的目标检测算法采用同心双窗口构建背景字典的过程中,目标像元将会对背景字典产生干扰的问题,提出基于背景字典构造的稀疏表示高光谱目标检测算法.该算法将高光谱图像分解成低秩背景和稀疏目标,引入目标字典作为稀疏目标的先验信息,更好地分离目标和背景,构建纯净背景字典.通过在4个公开高光谱图像数据集上仿真分析,...     

自适应超完备字典学习的SAR图像降噪

提出一种基于自适应超完备字典学习的SAR图像降噪。该算法建立在超完备字典稀疏表示基础上,具有较强的数据稀疏性和稳健的建模假设。算法依据相干斑噪声统计特性,通过分步优化字典原子和变换系数自适应构造超完备字典,利用获得的超完备字典将图像局部信息投影到高维空间中,实现图像的稀疏表示,运用正则化方法建立多目标优化模型。最后通过对优化问题的求解重建SAR图像场景分辨单元的平均强度,实现SAR图像的降噪。实验结果表明,该算法对相干斑噪声有很好的抑制效果,并且具有保持图像细节信息的优点。     

群稀疏残差约束的引导字典学习算法及其单幅图像去雨

为了更有效地进行单幅图像去雨,提出一种群稀疏残差约束的引导字典学习算法.该算法特点在于利用混合高斯模型从自然图像中学习外部字典,面向有雨图像构建了基于外部字典引导的内部字典学习模型,并将内部字典的低秩性增加到字典学习目标函数中.该模型可以有效地利用自然图像与有雨图像先验知识之间的互补性,有助于同时恢复潜在稀疏的与稠密的图像细节.其次,基于图像的非局部自相似准则,利用群结构稀疏表示确保了相似图像块的编码系数尽可能接近,并对该模型引入残差约束,可有效地提高学习字典的重构能力与泛化能力.实验结果表明,在合成图像与真实图像上与其他算法相比,使用所提算法去雨后的图像具有更丰富的细节信息,图像更清晰,大大改善了整体视觉效果.     

基于稀疏表达的遮挡目标跟踪算法

针对视觉跟踪中的目标遮挡问题,提出一种基于稀疏表达的视觉跟踪算法。采用稀疏表达方法描述跟踪目标,构造基于Gabor特征的目标词典和遮挡词典,通过l1范数最优化求解稀疏表达系数。在粒子滤波框架下跟踪目标,根据稀疏表达系数判断遮挡,并利用重构残差更新遮挡情况下的粒子权重。在目标模板更新时,通过引入可靠性评价来抑制模板漂移。实验结果表明,该算法能够有效地跟踪处于遮挡状态下的运动目标,并对目标姿态变化以及光照变化具有较好的鲁棒性。     

基于稀疏表示的旋转鲁棒遥感影像特征提取

针对高空间分辨率遥感影像的特征提取问题,提出一种基于稀疏表示的提取方法。通过学习,从大量的自然图像中获得过完备字典,对其中每个原子进行多个方向的旋转,从而扩展该字典。利用扩展的字典对遥感影像进行稀疏编码,并将稀疏编码非零元素个数限定为1,对非零元素的位置统计直方图进行池化处理后,通过归一化获得影像的特征。实验结果表明,与传统的特征提取方法相比,该方法可以有效提取遥感影像的特征,并且对遥感纹理影像的旋转具有较强的鲁棒性。     

基于多尺度稀疏表示的场景分类

提出一种基于多尺度稀疏表示的场景分类框架。首先从图像中提取多个尺度的局部特征,然后利用稀疏编码为每个尺度的特征单独学习相应的过完备字典;在图像表示阶段,为图像各尺度上的局部特征依据与其对应尺度的字典进行编码,并按照空间金字塔表示方法和特征各维最大汇总(max pooling)对各尺度上的特征编码分别汇总;最后将不同尺度上汇总的特征串接,形成对图像最终描述的全局向量。在三个常用标准场景库上的分类结果表明,提出的算法由于利用了不同尺度特征间的互补关系,与采用单尺度特征的方法相比,性能有了显著提升。     

局部模板更新逆向联合稀疏表示目标跟踪算法

逆向联合稀疏表示算法可充分利用跟踪过程中的时间相似性和空间连续性,但由于遮挡、光照变化等的影响,易出现跟踪漂移.为解决上述问题,提出一种基于局部模板更新逆向联合稀疏表示目标跟踪算法,其通过逆向局部重构目标模板集完成逆向联合稀疏表示.首先,在首帧初始化目标模板集,利用粒子滤波获取候选图像,并对其分块处理,构建逆向联合稀疏...     

小波域中双稀疏的单幅图像超分辨

目的 过去几年,基于稀疏表示的单幅图像超分辨获得了广泛的研究,提出了一种小波域中双稀疏的图像超分辨方法。方法 由小波域中高频图像的稀疏性及高频图像块在空间冗余字典下表示系数的稀疏性,建立了双稀疏的超分辨模型,恢复出高分辨率图像的细节系数;然后利用小波的多尺度性及低分辨率图像可作为高分辨率图像低频系数的逼近的假设,超分辨图像由低分辨率图像的小波分解和估计的高分辨率图像的高频系数经过二层逆小波变换来重构。结果 通过大量的实验发现,双稀疏的方法不仅较好地恢复了图像的局部纹理与边缘,且在噪声图像的超分辨上也获得了不错的效果。结论 与现在流行的使用稀疏表示的超分辨方法相比,双稀疏的方法对噪声图像的超分辨效果更好,且计算复杂度减小。     

基于类别相关近邻子空间的最大似然稀疏表示鲁棒图像识别算法

为了构建一个快速鲁棒的图像识别算法, 提出基于类别相关近邻子空间的最大似然稀疏表示图像识别算法. 考虑到每个测试样本的不同分布特性及训练样本选择的类别代表性原则, 不再将所有训练样本作为稀疏表示的字典, 而是基于距离相近准则选择合适子空间, 从每个类别中选取自适应数量的局部近邻构成新的字典, 在减少训练样本的同时保留了稀疏表示原有的子空间结构. 然后基于最大似然稀疏表示识别方法, 将稀疏表示的保真度表示为余项的最大似然函数, 并将识别问题转化为加权的稀疏优化问题. 在公用人脸与数字识别数据库上的实验证明该算法的合理性, 提高识别速度的同时保证了识别精度和算法的鲁棒性, 特别是对于遮挡与干扰图像具有较好的适应性.     

基于稀疏表达和机器学习的行人检测技术研究

针对行人检测技术在智能交通系统中的应用,为了提高行人检测方法的有效性、实时性和准确性,将稀疏表达应用到图像的特征压缩中,提出一种基于HOG和LTP特征训练SVM分类器进行行人检测的方法。基于HOG和LTP特征训练SVM分类器进行行人检测的方法有效地结合了图像的梯度特征和纹理特征,利用稀疏表达进行特征数据的压缩可以有效地加速算法。实验结果表明,提出的算法具有精度高、速度快等优点。     

再生核Hilbert空间中两阶段稀疏表示目标跟踪算法

在强干扰复杂环境下,有效的特征选择对于目标跟踪模型的可解释性至关重要.针对这一问题,本文基于再生核Hilbert空间(RKHS)理论,对特征空间构建生成式的两阶段稀疏表示(TSSR)模型,从而描述图像样本与字典之间的非线性关系,避免了在字典中引入大量的琐碎模板.在第1阶段,首先建立图像样本与字典在原始低维空间中的关系,然后利用批处理最小二乘算法求得稀疏表示系数的初值,根据观测模型确定初始跟踪位置的分布;在第2阶段,首先利用核方法将原始低维空间映射到高维特征空间,然后提出一种基于核的加速近端梯度算法(KAPG),从而求得字典元素系数的核稀疏表示,最终确定跟踪目标.最后实验结果证明了本文所提出的TSSR方法在面对视角变化和部分遮挡时的有效性.     

结合改进LBP和SRC的高光谱图像分类研究

针对传统局部二值模型（local binary pattern,LBP）提取高光谱图像纹理特征信息量庞大的难题,提出一种基于对称旋转不变等价局部二值模型（symmetrical rotation invariant uniform LBP,SRIULBP）的高光谱图像特征提取方法,以缩减特征维度;针对稀疏表示分类（sparse representation classification,SRC）模型中稀疏字典冗余的缺陷,采用近邻思想,提出最近邻稀疏表示（nearest neighbor SRC,NNSRC）分类方法,实现高光谱图像的高效、高准确度分类。数据实验结合表明,SRIULBP能快速提取图像特征,提出的分类方法不仅在分类精度上优于其他稀疏表示分类算法,并且具有更强的时效性与泛化能力。