一种有效的基于时空信息的视频运动对象分割算法

为实现视频编码标准MPEG-4中语义对象的自动提取,提出一种基于时空信息的运动对象分割算法。在时域上通过双边加权累积帧差和分块高阶统计算法得到目标的运动区域检测模板,以在充分利用时域信息的同时提高算法的速度;在提取空域信息时,先对视频序列的灰度图进行对比度增强处理,然后利用自适应Canny算子获取准确的空间边缘信息;最后进行时空融合,用空域边缘信息修正过的时域运动模板来提取运动对象。实验结果表明,本算法可以快速准确地分割视频运动对象。     

自动分割视频序列中运动物体的新算法：多特征联合方法

视频编码标准MPEG-4增加了适于多种应用的基于视频内容的功能,为了支持这一功能和提高编码效率,MPEG-4将视频序列中的每一帧分解成视频对象面(VOP);另外,由于基于内容的视频检索和视频监控系统均期望用分割出的关键视频对象紧致地表示一个序列,同时由于视频分割技术在模式识别、计算机视觉等领域也得到了广泛的应用,因此,分割视频运动物体并跟踪运动物体的变化变得至关重要.为了对视频中运动物体进行有效的分割,在帧差图象的基础上,采用Canny边缘检测和随机信号的高阶矩检测相结合的方法,来自动分割视频序列的前景区域和背景区域,并在前景区域中应用区域生长法进行颜色分割,以精确提取运动物体的边缘;还利用边缘和颜色特征来对分割出的运动物体建立模板,用于解决非刚体运动中局部暂时停止运动的情况.实验结果表明,此方法可以有效地分割运动物体,并能跟踪运动物体的变化.     

一种新的随机游走多车辆检测算法

针对交通视频序列中的多车辆检测问题,提出了基于边缘检测的随机游走算法对多车辆视频进行精确车辆检测。首先利用背景差分结合边缘信息来检测运动车辆区域,针对粘连车辆问题提出了利用检测车辆区域的骨架结构自动完成有效的标记点的提取,把像素标记点作为随机游走算法中目标的种子点;利用种子点对多车辆进行随机游走分割,实现车辆自动检测。     

视频运动对象的自动分割

视频运动对象的分割技术在运动视觉检测和新的MPEG-4视频编码标准中十分重要,提出了一种运动对象分割算法,该算法采用序列图像帧间差的高阶统计量(Higher Order Statistics,HOS)假设检验,确定运动对象的位置,自动分离运动区域与背景;根据三帧序列图像中前后帧差图像灰度边缘重合的部分为中间帧运动对象的边缘来有效地解决运动对象前后帧的遮挡问题;采用形态滤波的方法填充分割出的运动对象二值模板中的空洞,消除残余噪声及平滑边缘,分析和实验证明,该算法需要调整的参数少,抗干扰能力强,可以高效率地进行运动对象的自动分割,此外,该算法具有潜在的并行机制,易于实现实时运动图像处理。     

动态场景图像序列中运动目标检测新方法

在动态场景图像序列中检测运动目标时,如何消除因摄影机运动带来的图像帧间全局运动的影响,以便分割图像中的静止背景和运动物体,是一个必须解决的难题。针对复杂背景下动态场景图像序列的特性,给出了一种新的基于场景图像参考点3D位置恢复的图像背景判别方法和运动目标检测方法。首先,介绍了图像序列的层次化运动模型以及基于它的运动分割方法;然后,利用估计出的投影矩阵计算序列图像中各运动层的参考点3D位置,根据同一景物在不同帧中参考点3D位置恢复值的变化特性,来判别静止背景对应的运动层和运动目标对应的运动层,从而分割出图像中的静止背景和运动目标;最后,给出了动态场景图像序列中运动目标检测的详细算法。实验结果表明,新算法较好地解决了在具有多组帧间全局运动参数的动态场景序列图像中检测运动目标的问题,较大地提高了运动目标跟踪算法的有效性和鲁棒性。     

一种基于时空结合的视频运动对象分割算法

针对目前的视频运动对象分割中算法复杂度高、实时性差,分割不精确等问题,提出了一种基于时空结合的视频运动对象分割算法.该算法利用视频序列的时间相关性来进行对称差分处理,首先取得当前帧运动对象的大致轮廓区域;然后在轮廓区域内,用区域增长法对图象作空域分割;最后利用对称差分的分割结果排除空域分割结果中的背景区域来取得运动对象.实验结果表明,这种算法简单实用,不仅兼顾了实时性和精确性,而且能有效地分割出视频序列中的运动对象.     

背景分割和阴影检测算法研究

在基于视觉检测方式的泊位自动引导系统中,从序列图像中提取泊位飞机,检测泊位飞机的阴影区域,是泊位系统实现的关键。基于高斯混合模型的背景分割算法被广泛应用于静态背景分割中,但是该算法在处理高分辨率图像时,算法实时性显著下降;分割体积大而且运动缓慢的物体时,容易产生"拖尾"现象;不能检测出运动物体的阴影区域。为此提出了基于分层图像的改进高斯混合模型背景分割算法,有效地克服了算法实时性差和"拖尾"现象。在此基础上,提出了基于色彩特征和区域特征相结合的阴影检测算法,利用部分空间约束信息,检测出运动物体的阴影区域。实验结果表明了该算法的有效性和实用性。     

一种动态场景下基于时空信息的视频对象提取算法

在实际应用中,许多视频序列具有运动背景,使得从其中提取视频对象变得复杂,为此提出了一种基于运动估计和图形金字塔的动态场景下的视频对象提取算法。该算法首先引入了相位相关法求取运动向量,因避免了视频序列中光照变化的影响,故可提高效率和稳健性;接着再根据参数模型进行全局运动估计来得到最终运动模板;然后利用图形金字塔算法对当前模板内图像区域进行空间分割,最终提取出语义视频对象。与现有算法相比,对于从具有动态场景的视频流中提取运动对象的情况,由于使用该算法能有效地避开精准背景补偿,因而不仅节省了计算量,而且提取出来的语义对象精度较高。实验表明,无论是对动态场景中刚性还是非刚性运动物体的分割,该算法都具有较好的效果。     

基于视频序列的车型识别算法设计

针对复杂背景下的目标车型识别问题,提出一种基于视频序列的检测识别算法。运用帧差序列图像进行背景建模与更新,采用背景差分和LBP纹理分析法进行运动车辆的分割及阴影消除,提出车辆形状投影量的概念,将视频车辆二维形状信息降至一维,并设计二维输入模糊分类器,根据形状投影量和车高/车长比,完成车型的多种类精细识别。实验结果验证了该算法的有效性。     

结合核密度估计和边缘信息的运动对象分割算法

针对前景与背景具有相似颜色时的运动对象分割问题,提出一种结合核密度估计和边缘信息的分割算法.在前景和背景建模阶段使用颜色信息的基础上,引入边缘信息来构造前景和背景的概率模型;然后在马尔可夫随机场框架下引入与概率模型有关的似然能量项,以及反映空域连续性和时域一致性的能量项,并利用图切割方法来获得可靠的运动对象分割结果.实验结果证明,对于前景与背景具有相似颜色的视频序列,该算法降低了对象分割误差,显著地提高了整个序列中对象分割的鲁棒性.     

基于多级直方图形状分割的图像对比度增强技术

针对现有图像增强算法中存在过度增强和欠增强、边缘光晕效应、由于细节增强导致信噪比降低等问题,提出一种基于多级直方图形状分割的图像对比度增强技术。利用引导图像过滤器将图像背景和细节分离,避免边缘过度增强带来的光晕效应;利用多级直方图形状分割方法,将直方图中出现频率相近的强度值区域分割出来,实现图像背景的个体均衡化;采用自适应细节增强方法在增强细节的同时抑制均匀区域中噪声,保持图像的信噪比。实验结果表明,与其他算法相比,该增强方法的效果更优,能够有效避免图像增强中常见的不利问题,同时产生足够的整体增强效果。     

基于肤色质心与边缘自生长的手势分割算法

针对现有手势分割方法难以在类肤色背景下从图像中高效完整地分割出静态手势的问题,提出一种基于肤色质心与边缘自生长的手势分割算法。利用肤色模型得到手势区域的质心,质心可降低后续边缘检测算法的计算量;利用改进的边缘检测算法得到手势边缘,同时提出一种边缘自生长算法,能有效补全局部断裂边缘,增强后续分割效果;将肤色信息与边缘信息进行差分运算分离类肤色背景,再用连通域及形态学处理去除以得到最终手势图像。实验结果证明,该算法较传统肤色模型及同类算法,能更加快速准确地在类肤色背景下分割出手势图像。     

融合区域和边缘特征的水平集水下图像分割

目的 水平集模型是图像分割中的一种先进方法,在陆地环境图像分割中展现出较好效果。特征融合策略被广泛引入到该模型框架,以拉伸目标-背景对比度,进而提高对高噪声、杂乱纹理等多类复杂图像的处理性能。然而,在水下环境中,由于水体高散射、强衰减等多因素的共同作用,使得现有图像特征及水平集模型难以适用于对水下图像的分割任务,分割结果与目标形态间存在较大差异。鉴于此,提出一种适用于水下图像分割的区域-边缘水平集模型,以提高水下图像目标分割的准确性。方法 综合应用图像的区域特征及边缘特征对水下目标进行辨识。对于区域特征,引入水下图像显著性特征;对于边缘特征,创新性地提出了一种基于深度信息的边缘特征提取方法。所提方法在融合区域级和边缘级特征的基础上,引入距离正则项对水平集函数进行规范,以增强水平集函数演化的稳定性。结果 基于YouTube和Bubblevision的水下数据集的实验结果表明,所提方法不仅对高散射强衰减的低对比度水下图像实现较好的分割效果,同时对处理强背景噪声图像也有较好的鲁棒性,与水平集分割方法（local pre-fitting,LPF）相比,分割精确度至少提高11.5%,与显著性检测方法（hierarchical co-salient detection via color names,HCN）相比,精确度提高6.7%左右。结论 实验表明区域-边缘特征融合以及其基础上的水平集模型能够较好地克服水下图像分割中的部分难点,所提方法能够较好分割水下目标区域并拟合目标轮廓,与现有方法对比获得了较好的分割结果。     

多特征融合红外舰船尾流检测方法研究

针对舰船热尾流红外图像易受海杂波干扰、对比度偏低,传统方式无法对其进行识别的问题,提出一种基于Gabor滤波组和局部信息熵特征融合的红外舰船尾流检测算法。首先,应用灰度共生矩阵计算尾流与海面背景的对比度,判断该区域是否存在舰船尾迹,并提取出感兴趣区域以提高算法后续处理速度;其次,将多方向Gabor滤波器和局部信息熵两种纹理进行特征融合,实现舰船尾流特征增强;最后,经阈值分割、Hough变换实现红外舰船尾迹检测。实验结果表明,该方法能够有效地保留舰船尾流的纹理特征和细节,准确地提取完整的尾流边缘,从而大大提高检测率。     

钢板表面低对比度微小缺陷图像增强和分割

目的 环境干扰及光学元件不稳定等因素往往会造成钢板表面图像照度不均,钢板表面的微小缺陷具有图像灰度不均、对比度低、形态微小等特点,给后续图像分析和缺陷识别带来因难。为此,提出一种钢板表面低对比度微小缺陷图像增强和分割算法,以消除照度不均并突出缺陷信息,从而有效分割缺陷目标。方法 采用小波-同态滤波算法进行图像增强处理,即先利用小波变换对图像进行分解,再基于同态滤波对小波低频系数进行图像灰度修正,同时对高频系数进行高通滤波,然后将处理后的小波低频系数和高频系数进行重构得到增强的图像,从而达到消除照度不均、增强缺陷细节信息的目的。最后利用最大类间方差法（Otsu法）确定自适应阈值提供给Canny算子进行边缘检测。结果 采用本文算法对钢板表面多类型低对比度表面微小缺陷进行研究,有效消除了光照不均;单一的Otsu阈值分割和Canny算子难以有效检测这些缺陷,而本文Otsu-Canny算法的正确检测率达96%。结论 采用小波-同态滤波进行图像增强处理后,再利用Otsu-Canny算法对钢板表面多类型、低对比度的微小缺陷进行边缘检测取得了良好效果。     

基于图像增强与分水岭分割的隧道低对比度裂缝提取方法

在实际的隧道裂缝检测中,存在细小、对比度低且有污渍点干扰的隧道裂缝,利用常规方法很容易漏检裂缝。为了解决此问题,提出一种基于图像增强与分水岭分割的裂缝提取算法,该算法有效利用背景信息补偿了污渍点,均衡了图像背景对比度。结合高低帽变换方法对图像进行增强,然后根据分水岭算法获取分水岭分割线;比较分割线所在位置的灰度值与其周边灰度值,并通过灰度值差异判断裂缝边缘,从而提取裂缝。实验结果表明,所提算法能够准确、有效地检测出完整的隧道裂缝,且对噪声具有鲁棒性。     

基于多值样条拟合曲线搜索的医学图像分割

针对肾组织切片图像的复杂特点,提出了一种基于拟合曲线搜索的肾小球分割方法,克服了边界增强方法中由于边界大量缺损而导致的肾小球区域提取不全的困难。首先在小波低频区域使用LOG滤波器获得含噪声较少的边界二值图像,在该二值图像中采用三次样条拟合方法构造闭合曲线,然后通过遗传算法在小波构造的低分辨率图像中搜索边界的最佳拟合曲线,在高分辨率图像中对该曲线进行精细化调整。实践证明了这一方法的正确性和有效性。     

结合分水岭的纹理梯度各向异性图像分割

目的 目前,许多图像分割算法对含有丰富纹理信息的图像的分割效果并不理想,尤其是在不同纹理的边缘信息的保持方面。为了解决这一问题,提出一种基于连续纹理梯度信息的各向异性图像分割算法。方法 在分水岭算法的基础上,引入纹理梯度各向异性算法,能够在避免纹理信息影响分割效果的前提下,最大限度地保证纹理边缘信息的完整。针对纹理特征数据敏感的特性,本文将离散的图像高度信息映射到连续的纹理梯度空间,能够有效减少由细小差异造成的过分割现象。结果 本文方法在BSD500 Dataset和Stanford Background Dataset中选择了大量的纹理信息丰富的图片与最新的分割算法进行了实验与对比。本文方法在分割效果（降低过分割现象）、保持边缘信息和分割准确率等方面均获得明显改进,并在图像分割的平均准确率方面与最新算法进行比较发现,本文算法的平均分割准确率达到90.9%,明显超过了其他最新算法,验证了本文方法的有效性。结论 本文提出的基于分水岭的纹理梯度各向异性算法对纹理图像的分割具有保边和准确的特点,采用连续梯度空间的方法能够有效地减少传统分水岭算法的过分割现象。本文方法主要适用于纹理信息丰富（自然纹理和人工纹理）的图片。     

基于显著性定位和动态自适应区域生长的HRMR图像斑块分割

为了解决HRMR图像斑块边界模糊及灰度不均匀造成的分割难问题,提出了一种结合显著性定位与改进动态自适应区域生长的斑块分割方法。使用非局部均值滤波算法、平滑梯度实现图像去噪与斑块模糊边缘增强;通过显著性检测获得显著图像,采用形态学开重构得到斑块定位图像;利用改进的动态自适应区域生长算法,实现颅内斑块的准确分割。本实验对象为34组脑血管狭窄患者的HRMR图像,通过与专家手动分割结果对比,斑块的平均分割准确度达到90.16%。研究结果表明,本方法不仅能够提高斑块的分割精度,完整地保留颅内斑块的弱边缘信息,同时还可以避免不同医生手动分割造成的主观差异性,或可用于辅助脑血管狭窄患者的临床诊断与治疗。     

基于目标轮廓增强的GrabCut图像分割方法

针对传统GrabCut算法需要人工初始化而引起图像分割效率低的问题,结合目标轮廓增强技术,提出一种自动GrabCut算法。首先对图像进行谱残差计算,以获取目标轮廓增强的视觉显著图;其次,对显著图进行预分割并通过快速连通区域分析进行前景估计并获取掩膜,将获取的掩膜代替人工交互初始化GrabCut算法,最后实现自动分割。实验结果表明,该方法克服了手动的缺点,并在处理前后景颜色相似的图像时,分割结果要优于传统方法。