数字图像合成技术综述

数字图像合成一直是图像处理中的研究热点,在图片编辑,平面设计,电影特效等领域有着广泛的应用。从原图像中准确地提取目标物体并将其无缝地合成到新背景下是图像合成的基本目标。按所使用的关键技术分类,现有的数字图像合成技术可分为基于α分量的图像合成,基于梯度场的图像合成和基于多分辨率模型的图像合成。首先详述了3类方法中的典型算法,并从合成质量、鲁棒性、运算效率等方面进行分析比较,然后对新的图像合成应用方式进行了扩展介绍,最后总结了现有图像合成方法的普遍局限性,并探讨了图像合成今后面临的挑战和发展方向。     

未知环境下机器人障碍物检测技术

未知环境下地面的不平坦性和机器人相对障碍物位姿的不确定性会造成障碍物特征提取困难,为了准确检测障碍物特征,采用3维相机获取机器人周围环境的灰度图像和距离信息。在此基础上,提出基于灰度信息和3维信息的"阈值法"进行障碍物区域的提取,并针对3维信息"阈值法"剔除的地面与障碍物过渡区域过多,以及机器人相对斜坡方位的不确定性引起的障碍物特征检测不准确,提出区域的恢复算法和表面法线坡度计算。实验结果表明,所提出的算法具有简单、有效、准确和鲁棒性强的优点。     

一种考虑随机风场作用的布料动画研究

为了创建布料在风中的动画,提出了一种考虑随机风场作用下的布料动画模型,通过引入柏林噪声来构造风场的随机分布,讨论了布料随风飘动中的布料间碰撞检测简化方法。采用OpenGL实现了床单的布料动画演示,仿真结果表明,虚拟床单的运动和生活中拍摄的实际照片相符合。     

自适应的有效非局部图像滤波

研究了基于预选择的非局部均值滤波方法,并指出已有方法在提取图像子块特征方面的不足,利用梯度域奇异值分解(SVD) 提出一种自适应的有效非局部滤波方法。该方法对基于预选择的非局部滤波方法的贡献主要有:1)是一种基于图像子块结构特征的鲁棒预选择方法;2)研究了相似集大小与滤波性能的关系;3)相似子块的自动选取;4)提出一种局部自适应的滤波参数选取方法,根据图像局部内容的不同确定滤波参数。此外,利用欧氏距离的对称性进一步提高运行速度。实验结果表明:本文方法滤波后的图像在主客观方面都优于原算法和其他快速方法,且运行速度较快,是一种有效的滤波方法。     

霍夫空间中多足球机器人协作目标定位算法

针对嵌入式仿人足球机器人提出一种霍夫空间中的多机器人协作目标定位算法。机器人利用实验场地中的标志物采用基于三角几何定位方法进行自定位,把机器人多连杆模型进行简化,通过坐标系位姿变换把图像坐标系转换到世界坐标系中,实现机器人目标定位;在多机器人之间建立ZigBee无线传感器网络进行通信,把多个机器人定位的坐标点进行霍夫变换,在霍夫空间中进行最小二乘法线性拟合,获取最优参数,然后融合改进后的粒子滤波实现对目标小球的跟踪;最后在21自由度的仿人足球机器人上进行仿真和实验。数据结果表明,这种多机器人协作的定位算法的精度提高了约48%,在满足实时性的前提下,对目标的跟踪效果也得到了改善。     

小波域最小嵌入失真函数设计及其在隐写中的应用

为了提高隐写方案的安全性,提出一种基于最小嵌入失真原理和网格码的图像隐写算法。首先在离散小波域结合人眼视觉特性和整数提升小波变换设计了失真测度函数,主要考虑了亮度、频率和纹理掩蔽因子对载体失真的影响。然后结合网格码设计了隐写算法,将嵌入信息对载体的修改最小化并且集中在人眼不敏感区域。实验结果显示,方案具有良好的视觉不可见性,且能抵抗空域、小波域等隐写分析的攻击,安全容量达到0.4 bits/pixel。     

基于单幅图像景深和大气散射模型的去雾方法

为恢复雾天图像对比度和颜色,更好地提取图像中的信息,根据海上开阔海域的特点,利用3维到2维透视投影模型,推导了海上图像任意像素点景深的计算公式,并结合暗原色先验知识,有效解决基准景深点的选取和天空亮度的选取问题,最后基于相对景深模型和大气散射模型,对单幅雾天图像进行清晰化处理。通过大量雾天降质图像的实验验证,该算法的去雾效果优于基于暗原色先验统计方法的效果。     

滚动轴承故障诊断的仿真研究

研究滚动轴承故障诊断问题,故障振动信号具有非平稳性、突变性。由于运行中噪声影响识别故障信号,传统傅立叶变换或单一小波分析难以对特征信号进行准确提取,导致滚动轴承故障诊断正确率较低。为了提高了滚动轴承故障诊断正确率,提出一种小波分析和Hilbert变换的滚动轴承故障诊断方法。首先采用小波分析对采集滚动轴承信号进行分解,消除噪声信息,然后采用Hilbert变换对信号进行进一步精细分解。利用MATLAB软件对滚动轴承故障进行仿真,仿真结果表明,改进算法提高了滚动轴承故障诊断正确率,很适合处理滚动轴承的故障信号。     

基于叶片形态特征的葡萄品种自动识别

葡萄在全世界种植范围较广,葡萄品种识别对葡萄资源统计、新品种鉴定及遗传资源保护都有重要意义。以成熟叶片为基本材料,不变矩、面积、周长、主叶脉长度和叶柄长度等11维特征向量为基础数据,采用叶片特征选择、图像处理、特征值提取、建立分类模型等方法,运用国际葡萄与葡萄酒组织形态分类方法和改进的欧式距离等技术开发一个基于葡萄叶片数字图像的葡萄品种自动识别软件。共测试17种酿酒和3种野生葡萄,识别率达87%。该方法具有自动化、识别速度快、花费低、省时省力等特点,可应用于葡萄病虫害的识别、杂交新品种双亲的判定等。     

基于信息化的地表水水质预测

水利信息化技术指在水质信息管理、水质分析评价、水质预测和抗洪救灾等方面提供了多重应用需求;本文针对目前主流的计算机技术,对地表水常见水质预测方法进行分析与探索。