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2015年光学精密工程论坛

2015年光学精密工程论坛

  • 召开年:2015
  • 召开地:长春
  • 出版时间: 2015-07-09

主办单位:;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;;《光学精密工程》编辑部;;

会议文集:2015年光学精密工程论坛论文集

会议论文
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  • 摘要:为了进一步提高遥感图像超分辨效果,降低超分辨重建时间,建立了一种三级训练BP神经网络(BP Neural Net-work,BPNN)超分辨重建方法,重点研究了网络训练样本的图像获取、输入输出样本的图像筛选、网络结构及训练算法的设计等.建立遥感图像退化模型,采用亚像素位移欠采样的方法获取网络训练样本;然后以方差比较法筛选出各级网络训练的输入/输出样本图像;最后,采用3组超分辨映射模式的遥感图像分别作为同一结构BPNN的输入/输出训练样本图像,连续进行3个周期的训练和学习,从而使图像尺寸映射模式和空间分辨率依次提高3次.仿真和泛化实验表明,三级训练BPNN较其他常见超分辨算法的峰值信噪比最高提高了6dB左右,超分辨重建图像细节更丰富,重建时间大大降低,更适合遥感图像的实际应用.
  • 摘要:设计了对星敏感器进行地面性能测试的星图模拟系统.根据技术指标,讨论了星图模拟的基本原理并确定了系统总体方案.建立了星图模拟方法流程,阐述了辅助视场标定、星等与亮度转换、坐标转换以及星图显示的基本原理和实现方法.针对传统的星等与亮度转换存在的问题,提出了线性亮度矫正和基于量测数据的非线性亮度矫正方法;针对光学系统畸变引起的星点位置偏差,建立了相应的模型,提出了光学畸变矫正方法.最后进行了静态与动态星图模拟,并设计了缩略图和外接显示器实现了同步双屏显示.采用FK5星表进行了实验仿真,结果表明,提出的系统能够准确模拟10.5°×7.5°视场内-4.6~6等星,星点位置畸变误差保持在0.017%以内.
  • 摘要:针对无人机影像数量多、畸变大,在影像拼接过程中会产生大量累积误差的问题,对如何减少拼接过程中的误差累积进行了研究.首先,根据记录影像匹配过程中心点位置计算大致的匹配区域以减少匹配时间.接着,进行区域网概算,列出误差方程,并对不同地形特征区域赋予权值进行分区域加权平差.最后,利用无人机影像分别对本文方法和传统的直接拼接法进行实验.实验结果表明:本文提出的方法可使鬼影和错位现象减少12%,拼接效率提高15%,拼接后获得的面积扩大了8%.结果显示本文方法能从误差控制和效率上较好地完成无人机影像拼接.
  • 摘要:为了提高心拍识别的准确率,对心拍识别的分类算法进行了研究,提出基于核主元分析和支持向量机(KPCA-SVM)的心拍分类算法.该算法采用核函数对心拍的特征进行高维变换形成核矩阵;在高维空间下对心拍核矩阵进行主元分析,实现降维与去噪.最后,使用线性支持向量机分类器对降维和去噪后的核矩阵进行分类.为了评估提出算法的有效性,在MIT-BIH-AHA数据集上与核支持向量机及BP(Back Propagation)、径向基函数(RBF)、学习矢量量化(LVQ)等神经网络方法展开对比.实验结果表明:核主元分析可以将核支持向量机的分类准确率提高1.16%,达到了95.98%,且识别准确率高于神经网络方法.得到的结果验证了提出的方法可以有效提高心拍识别的准确率.
  • 摘要:针对异源异构图像中无法利用特征点进行图像匹配的问题,提出了一种基于直线的图像匹配方法.首先,检测出图像的边缘点并连接成曲线,利用多尺度策略提取边缘直线段;然后,根据空间接近性和相对显著性,将边缘直线段进行分组,每个组都被看作是直线的一个特征,称其为直线标签;最后,根据线段的几何形状计算线段之间的相似性,从而判断两个直线标签之间是否相似,并利用快速匹配算法进行匹配.类似于局部特征,直线特征具有鲁棒性,适用于视角的变化.与现有的局部特征匹配方法相比,本文的直线方法更适用于缺乏纹理,纹理不清晰,光照变化很大以及异源异构的场景图像.实验结果表明,本文的算法具有尺度不变性、旋转不变性以及光照不变性,能有效地解决无法用点特征匹配算法的场景图像之间的匹配,匹配精度在1pixel以内.
  • 摘要:为了提高同步卫星定轨系统中卫星星图的目标识别精度,分析了漂移扫描CCD星图特征,提出了一种基于多特征相关的同步卫星目标识别算法.该算法利用形态学滤波抑制星图背景并消除背景的不均匀性;在星图背景均匀分布的基础上,分析局部区域的像素值、对比度和线性相关3种特征的相关度,基于相关度选取最佳阈值,根据最佳阈值分割同步卫星目标与恒星背景,提取目标像素,识别同步卫星目标.通过对同步卫星星图进行处理,结果表明,该方法能有效消除背景恒星对目标识别的影响,减少目标识别的误检率,精确识别同步卫星目标,满足同步卫星定轨的可靠性,稳定性与准确性要求.
  • 摘要:由于三维测量系统中投影仪倾斜投影横向均匀条纹时会在参考平面上产生双向畸变非均匀条纹,故本文提出了一种横向分区非均匀条纹生成方法以降低投影横向条纹测量误差.这种方法使用分区函数描述非均匀条纹像素-相位之间的关系.投影横向分区非均匀条纹时,能够在参考平面上得到周期分布均匀的条纹,从而改善相位展开结果中像素-相位之间的非线性关系,提高测量精度.对高度为50mm的平面进行的仿真实验表明,投影该种非均匀条纹测量误差均值为0.4099mm,均匀条纹测量误差均值为2.5235mm.对高度为50mm的球体进行的仿真实验表明,投影均匀条纹的测量结果对称度误差为3.1%~9.3%,而投影分区非均匀条纹时,对称度误差为0.03%~1.6%.得到的结果显示,提出的横向分区非均匀正弦条纹能够明显提高投影横向正弦条纹的测量精度.
  • 摘要:针对图像跟踪过程中目标发生的缩放、旋转以及斜切等几何变换,提出了基于仿射变换与均匀采样建模的目标跟踪方法.以粒子滤波算法为基本框架,使用6个仿射参数作为状态变量来预测目标可能发生的几何形变,并通过对仿射参数所表示的区域进行均匀采样实现对目标以及候选目标的建模.然后选用合适的相似性度量函数计算两组采样点之间的灰度差异以建立观测模型,从而得到状态变量的最优估计,实现目标的稳定跟踪.实验结果表明:视频序列的跟踪误差在10pixel以内,优于传统目标跟踪方法以及其他基于仿射变换与特征建模的跟踪方法.该方法能够在复杂环境下稳定跟踪发生几何形变的目标.
  • 摘要:为提高机器视觉系统对工件的识别精度,提出在工件图像匹配时加入高斯牛顿图像配准算法,以使工件的识别精度达到亚像素级.首先,构建模板和目标之间的刚体变换模型,建立模板图像和目标图像的相似度残差项,利用Sobel算子对待检测图像的x方向和y方向分别进行卷积运算得到待检测图像的差分图;然后,利用该差分图计算待检测图像的雅可比矩阵,应用双线型插值法计算模板进行刚性变化后的变换矩阵;最后,运用高斯牛顿法寻找到使变换矩阵和目标区域相似度残差项达到极小值点的亚像素目标位置,从而使工件目标的识别精度达到亚像素级.实验结果表明,该方法对工件的识别精度为0.1pixel,角度均差为0.05°,满足了高精度识别工件的要求.
  • 摘要:针对微型显微镜镜头存在的圆弧表面缺陷,提出了一套圆弧表面缺陷检测系统,以提高镜头的表面质量.在传统的图像边缘检测中,加入了图像预处理和边缘检测的方法,更好地实现了对目标的轮廓提取.然后,利用面向对象的VC++编程工具结合图像检测方法,对提取到的合格镜头和缺陷镜头同时进行图像处理,以找出缺陷镜头圆弧的瑕疵.最后,根据同时对合格镜头和缺陷镜头进行图像处理取得的结果,判断合格与缺陷镜头的差别,提取出缺陷镜头的圆弧表面特征轮廓.实验结果表明:设计的系统的像素精度为5,37μm,缺陷检测精度为96%,能够实现对微型显微镜镜头圆弧表面的边缘提取与检测.
  • 摘要:面向无人直升机的低空飞行、着陆和悬停,提出了一种用于无人机地面站的三维场景增强感知方法.针对复杂的低空环境,为三维场景的地形数据构建了多层次调用准则,以此增加三维场景的局部细节.然后,为障碍物数据库中的障碍物设计了三维保形符号,实现了对障碍物的增强感知;引入动态感知思想,设计了垂直剖面显示、路径指示以及能够实时提示飞行安全的保护符.最后,提出增强合成视景,实现了三维场景增强感知系统.选择低空进场和近地侦查两种应用进行了实验.结果表明,利用本文方法为地面站的三维场景显示提供增强感知,三维场景显示画面的帧率至少可达32Hz.本文方法能够有效地简化三维场景的数据,降低场景信息的理解难度,提高障碍物的识别速度,有效地提升无人机操控人员的态势感知。
  • 摘要:在周界入侵防御系统中地面目标产生的地震动信号较为微弱,因此在进行目标识别时需对目标信号进行特征提取.本文研究了基于小波包和BP神经网络的周界入侵防御系统目标识别方法.首先,使用小波去噪对前端探测器采集到的目标运动信号进行信号预处理,通过小波包分析将信号进行分解重构,对重构后的信号进行特征提取获得目标信号的特征向量.然后,将目标特征向量作为BP神经网络的输入,对各种类型的目标特征进行学习训练.最后,应用训练完成的网络对目标进行在线识别.提取地震检波器在6种距离下各5组共30组数据进行目标识别实验验证,结果显示,网络的实际输出向量和网络的期望输出向量是一致的,目标识别准确率达到99%左右.结果表明本方法可以有效识别周界入侵防御系统的各种目标。
  • 摘要:研究了星光折射间接敏感地平导航中捕获折射星光方向和分布的方法.为了能够准确捕获折射星,避免"失星"的出现,提出一种基于航天器轨道的折射星预测方法.该方法能够预测出航天器位于特定位置时可发生折射的星光方向,从而调整星敏感器姿态进行提前捕获.文中根据日月地-航天器的几何位置关系,研究分析了各天体干扰因素对折射星数量及分布的影响.仿真结果表明,通过范围预测可知折射星成带状分布在航天器轨道两侧,其数量与轨道高度密切相关,而通过准确预测方向可使航天器导航精度提高1倍.文章指出:日月地各天体干扰的影响会使航天器运行出现折射星导航空白段,导致导航误差迅速增大,在某些时刻瞬时径向位置误差可增大20倍,此种情况需要考虑应用其他星光导航方法辅助导航.本文提出的基于轨道的折射星光预测方法以及日月地对折射星光的干扰研究具有重要的工程应用价值.
  • 摘要:以现代雷达信号处理为背景,研究了模拟信息转换(AIC)处理高频段大带宽稀疏信号的可行性,并对AIC在实际应用中产生的噪声进行了分析.通过目前雷达信息带宽低的特点以及数模转换(ADC)的局限性,说明了AIC替代方案的优势和前景.评估了信号在各个信号处理环节由于抖动和孔径噪声对整个AIC造成的影响,并和高速ADC进行了对比.最后,在噪声的影响比较大的情况下,对AIC信号处理修正进行了分析验证.实验结果表明,在高速ADC的量化范围内,当孔径参数一定且稀疏度(S)小于0.35时,AIC比ADC具有明显的优势;而在S大于0.35时,AIC受孔径影响较为严重,但经过修正,AIC仍然表现良好.文中的结果显示AIC极大地降低了系统对ADC的限制,具有更好的应用前景。
  • 摘要:为校正全场透射X射线显微镜纳米CT扫描过程中转台旋转中心发生的随机偏移,抑制其导致的重建伪影,提出了一种基于样品投影质心公式和最小二乘正弦拟合的校正技术.首先,对探测器采集的数据进行对数解调获得二维投影正弦图;根据样品投影质心公式,逐行计算样品在每个CT旋转采样视角的投影质心位置;接着,利用最小二乘拟合技术,求取样品投影质心正弦曲线;最后,根据拟合得到的正弦曲线计算出纳米CT旋转中心在每个视角下的偏移量,并带入到重建公式中,实现旋转中心校正.以Shepp-Logan模型开展了仿真分析,并利用直径为60μm的纳米-微米复合材料在北京同步辐射装置全场透射纳米CT系统上进行了实验验证.结果表明:经本文方法校正后,归一化均方根重建误差小于0.3412,较校正前降低82%.本文方法能精确求解出系统旋转中心在每个角度的随机偏移量,实现旋转中心随机偏移校正,抑制重建伪影.与现有方法比较,应用性更强.
  • 摘要:研究了非接触式心率采集方法,设计了基于脸部图像处理的心率测量系统.利用该系统分两步完成了对人脸部分区域图像的视频采集和处理.第一步,对单幅图像进行处理.首先建立一个非彩色模型对原始图像进行颜色校正,去除光线带来的干扰;然后,利用直方图和脸部特征定位样本区域;在空间域和时间域上对图像进行增强,将窄带灰度输入值映射到宽带输出值,并将照射分量与反射分量分离,进一步去除光线照射不均带来的干扰;最后求出单幅图像的反射均值.第二步,采用小波变换和Hilbert算法对所有图像均值构成的曲线进行处理,消除波形的基线漂移,并使R波更容易被检测到,最后得到心率值.多条件下的实验结果表明:光线充足的情况下,测得的心率误差不大于8%;光线较差的情况下,心率误差不大于20%;基本上实现了通过采集人脸区域光线变化计算心率的功能要求.由于摄像头采集速率的限制,在满足信号完整性的情况下,系统的实时性为每5s更新一次。
  • 摘要:为了获得运动目标的激光三维图像,建立了距离选通条件下的激光主动成像系统,提出了一种基于像质评价的激光图像互信息配准算法.介绍了基于距离选通的ICCD成像原理和成像系统.针对互信息算法,详细描述了配准的整个算法流程.最后针对运动目标距离选通成像过程中如何选择切片图像作为基准图像的问题,提出在配准之前引入像质评价标准,实现了基于像质评价的激光图像互信息配准算法.实验结果表明,在距离选通激光切片图像中,亮度、信噪比、平均梯度和边缘强度具有明显的区分度,可以此为标准选择出切片图像中质量较好的图像;基于像质评价的基准图像的选取能够有效减少错误配准,整个配准算法精度达到0.01pixel.该算法兼顾了鲁棒性和精度,稳健性强,特别适合用于运动目标激光图像的配准.
  • 摘要:提出了一种单幅图像自动卡车体积测量方法,以降低卡车车厢体积的测量成本.该方法使用主动开关模型(ASM)算法定位目标特征点;利用卡车3D模型和相机的内部参数计算被测卡车所在地平面并建立目标成像的虚拟现实环境.然后,利用EPnP算法求解目标模型的初始位姿,并通过几何校正算法使卡车3D模型投影与被测卡车自动匹配.在地面方程和投影控制点匹配的约束下,本方法提出的虚拟现实环境中的卡车3D模型与被测卡车相同.最后,通过计算3D模型的体积得到了被测卡车的体积.实验结果表明:该方法通过单幅卡车图像即可自动测量出卡车的体积,系统结构简单,具有良好的实时性和可操作性,卡车车厢体积测量值和真实值的误差小于5%,很有实用价值。
  • 摘要:提出一种综合多光谱影像各波段内容特征的感知哈希算法,以实现基于感知内容的多光谱影像完整性认证,并将认证的粒度精确到具体波段.首先,对多光谱影像进行预处理,根据各波段信息丰富程度的不同,选择不同的特征提取方式;然后,分别基于边缘提取算法和离散余弦变换(DCT)变换提取各波段内容特征;最后,对提取的特征进行压缩与归一化处理,得到多光谱影像的感知哈希序列.多光谱影像的认证过程则是通过比较待认证波段的感知哈希序列和原始感知哈希序列之间的差异来实现的.实验证明,该算法能够有效实现多光谱影像的完整性认证,并能够将篡改定位到具体的波段,克服了现有感知哈希算法没有顾及多光谱影像数据特征的缺陷,为多光谱影像的有效利用提供了保障.
  • 摘要:利用膜计算的极大并行特点,提出一种在P系统框架下的多模态图像配准(DE-MCIR)算法.设计了一种细胞型P系统的膜结构,细胞膜中一个对象表示一组浮动图像变换参数.使用改进后的差分进化算法优化对象,并使用所设计的两种转运规则更新最优参数对象.最终,整个P系统的最优变换参数对象均保留在表层膜中.对卫星图像、红外与可见光等3类多模态图像进行了配准实验.结果显示:对于卫星图像配准实验,DE-MCIR的平均互信息值为1.4306,标准差为0.00341;对于红外与可见光等多模态卫星图像配准,DE MCIR的平均互信息值为0.0402,标准差为0.00016;对于红外与可见光等多模态真实图像配准,DE-MCIR的平均互信息值为0.0125,标准差为0.00187.与基于遗传算法(GA)、粒子群优化算法(PSO)和PSO&Powell的图像配准算法相比,DE-MCIR算法显示了更好的优越性,不仅具有更好的全局寻优能力,还有更高的配准精度和更强的鲁棒性.
  • 摘要:由于高动态环境下摄像机拍摄的待配准图像存在大旋转变换的同时还会受运动模糊退化的影响,故本文设计了一种高动态环境下的运动模糊图像配准方法.分析了传统尺度不变特征变换(SIFT)算法实时性差的原因,利用灰度级变换对SIFT算法进行改进,对两幅待配准图像特征点的提取进行简化,从而避开检测出大量无用特征点带来实时性差的问题.然后选取简化后的特征点进行特征匹配,使配准算法精度更高.最后通过实验验证了本文设计方法的实效性.实验结果表明:提出的算法的特征点数以及匹配对数保持在改善算法前的10%以内,大大减少了计算量;该算法对图像旋转的稳定性更强,匹配对数占检测出的特征点数的比值范围从0.1505减小到0.1365.相比SIFT算法效率更高,稳定性更强,更能满足高动态环境下的图像配准要求.
  • 摘要:电子倍增CCD相机的读出噪声降低到1e-以下后,暗电流噪声成为电子倍增CCD相机的主要噪声源.由于制冷可以显著降低电子倍增CCD的暗电流噪声,因而其成为影响电子倍增CCD相机成像质量的重要因素.本文在分析比较不同制冷系统优缺点的基础上,提出了适用于航天应用的电子倍增CCD相机制冷系统.通过构建电子倍增CCD相机的噪声模型,分析了不同制冷效果对电子倍增CCD相机成像质量的影响.分析结果表明,电子倍增CCD相机焦面的温度从30°C降低到--30°C,信噪比从82.90提高到87.16后,可以显著改善电子倍增CCD相机的成像质量.该项研究结果为航天用电子倍增CCD相机的研制提供了重要的设计依据.
  • 摘要:研究了三维光学测量法在人体测量及虚拟试衣曲面配准中的应用.利用双目视觉系统获得1∶1的三维人体数据,然后对原始三维人体数据进行数据处理,获得精确人体模型,最后使用已有的服装数据进行虚拟试衣.为了减化试衣方法,将人体模型及服装模型视为刚体模型,根据两模型的高斯曲率及平均曲率极值点改进算法获得人体和服装的关键特征点,并将特征点对应集作为粗匹配矩阵.使用非线性最小距离优化算法-Levenberg-Marquardt算法,把模型关键特征点的最小距离作为误差参数,从而得到特征对应点集的优化变换矩阵,以减小实验配准误差.实验证明,Levenberg-Marquardt优化算法对于曲面配准有效,误差设为10mm时,迭代次数为33时收敛速度较好。该方法简单、有效、稳定,对三维服装的计算机辅助设计、个性化虚拟试衣的发展具有一定的促进作用。
  • 摘要:现有的静脉显示系统通常采用单纯的近红外图像凸显静脉分布,而这会丢失人体皮肤的真实色彩和细节特征.采用可见光和近红外双波段成像方式获取原始图像,并对人手部的近红外图像和彩色图像进行融合,可以提高显示效果.本文提出了一种结合直方图最值映射、主成分分析和双边滤波等技术的新的图像融合算法.应用该算法进行了融合测试,结果表明融合后的图像既能清晰显示静脉分布信息,又能基本保持背景部分的颜色与细节特征,显示效果优于其他几种典型的融合算法.计算显示,本算法与原始彩色图像的平均相关系数、平均梯度、平均光谱失真分别为0.8431,1.730,8.6429,这些结果均好于其他几种对比算法.实验显示,本文提出的融合算法在人体静脉显示方面具有重要的应用价值.
  • 摘要:为了使立体匹配算法能够兼具较高运算效率和良好的视差匹配精度,提出一种基于稳定支撑点的立体匹配算法.该算法利用Canny最优边缘算子检测图像的边缘点作为"支撑点",应用Delaunay三角剖分算法将整个待匹配视图划分成一系列相连的二维三角面片;然后以三角形作为匹配基元构建视差模型进行初始视差估计;最后根据三角形共用顶点的特性修正视差值,进而得到最终的视差图.使用Middlebury算法测试平台提供的立体图对算法进行了实验验证.结果表明:本文算法的定位精度高,误匹配率低,匹配时间约为1s,视差图的匹配精度约为93%,在获取高精度视差图的同时具备良好的匹配速度,为立体匹配算法的实际应用奠定了良好的基础,在基于双目视觉的路径导航系统中也有着良好的应用前景。
  • 摘要:针对传统的Gabor特征表征图像的全局特征能力较差的问题,提出一种采用Gabor多方向降维特征与图像的奇异值特征相联合的人脸特征表征方法.该方法在对Gabor滤波器直流分量补偿的基础上优化滤波器尺度伸缩随中心频率而变化的性能,以提取人脸图像的多尺度、多方向特征;对同一尺度不同方向的Gabor特征相加以降低特征维数.同时分别提取整幅图像的奇异值分解(SVD)全局特征以及分块SVD特征,将Gabor局部特征分别与上述SVD特征联合起来表征人脸图像.为提高计算效率,应用人脸采样图像进行了实验.实验结果表明,所提方法更好地保留了图像的局部细节、降低了特征数据的冗余,在识别率和计算率上都较传统Gabor滤波器更具优势,在ORL人脸库上的识别率高达98.21%.
  • 摘要:针对移动机器人同时定位与地图构建(SLAM)中的粒子滤波不一致问题,提出了新的改进算法.利用迭代无迹粒子滤波精确设计了粒子滤波器的提议分布,以迭代更新方式将当前激光传感器信息和里程计信息融人重要性采样过程,实现了改进迭代无迹粒子滤波算法,降低了滤波器预测阶段机器人位姿的不确定性并有效地减少了所需粒子的数量.使用配有URG激光传感器的Pioneer3-DX在机器人操作系统平台上与Fast SLAM算法进行了比较实验.结果表明,创建相同一致性地图时,改进算法仅使用10个粒子构建地图,平均消耗时间为325 s,除此之外还减少了所需粒子数量,提高了地图创建效率;同时机器人航向误差为-1.486 1°,降低了机器人位姿的不确定性.此外,对两种算法方差的比较可以看出改进算法的稳定度高于FastSLAM算法.
  • 摘要:利用可见光图像与红外图像之间存在的互补性和相关性,提出一种基于多传感器的红外图像超分辨方法.首先,利用自适应边缘检测算法提取红外图像边缘,并根据红外图像边缘与可见光图像对应区域的相关程度将红外图像边缘分为相关边缘和非相关边缘;然后,采用二次关系模型对相关边缘区域进行建模,通过该模型利用可见光信息估计红外图像的高频信息;最后,利用迭代反向投影法(IBP)对估计的高分辨率红外图像进行优化获得最终的高分辨率红外图像.实验结果表明,本文算法获得的小区图像,十字路口图像和道路图像的峰值信噪比(PSNR)分别比Choi算法高2.9dB,1.44dB和1.11dB.另外,利用本文算法复原的红外图像具有更好的视觉效果,更逼真、更接近于原始高分辨率图像,复原出的高分辨率红外图像无论在主观效果上还是在客观评价指标上都取得了较好的结果.
  • 摘要:为了提高高效率视频编码(HEVC)的编码效率,对帧间预测算法进行了优化,提出一种基于视频序列尺度相似性的快速深度判决算法.视频序列相邻图像之间时域相差很短,因而帧间图像有很强的尺度相似性.本文分析了相邻帧同位编码单元(CU)划分深度的相似性.在当前CU进行深度划分时,利用其参考帧的同位CU深度信息快速判断当前CU深度,跳过或者提前终止一些不必要的深度划分,从而减少CU划分次数,降低编码复杂度,然后采用SKIP模式完成快速判决.实验结果表明,与原始的HEVC算法相比,本文所提算法编码比特率平均降幅为0.58%,峰值信噪比的平均降幅约为0.09dB,算法运行时间平均节省了约52%.
  • 摘要:提出基于显著性直方图模型的粒子滤波跟踪方法,以提高复杂背景下目标跟踪的稳定性.通过对比目标与背景区中像素色调的分布,确定出不同色调等级的显著性权值,从而建立能够突出目标显著性颜色信息的直方图模型.利用显著性直方图模型可抑制背景中与目标具有相似色调的区域对目标识别的干扰,突出了目标特有色调在目标识别中的作用,从而提高目标识别的准确性.实现了基于显著性直方图粒子跟踪算法,并进行了仿真实验.结果表明:该方法适用于复杂背景下的目标跟踪,计算量增加不大.与传统粒子滤波方法相比,本文方法目标定位准确,跟踪过程中粒子尺寸小,从而有效减小了单帧跟踪运算时间,单帧平均跟踪时间小于5ms,满足跟踪系统实时性的要求.
  • 摘要:为了提高点云配准速度并减少描述子的维度,本文首先提出了一种查找点云重叠区域的预处理办法.该方法使用基于八叉树的区域生长K--mears聚类算法对点云进行分块,通过近似三角形查询点云的重叠区域.另外,在关键点描述中提出了基于点云特征直方图的低维度描述子——邻域点积直方图(LDFH)算法.提出的预处理方法可以使初始配准的点云数据量减少10%~20%,去除了不必要的冗余运算过程.与快速点特征直方图(FPFH)描述子的点云配准算法相比,提出的邻域点积直方图算法将维度降低至24维,同时使描述速度提高了15%左右.利用本文算法对实际扫描获取到的点云数据进行配准时,可以在5min内完成小于1m3数据的准确配准.本文算法减少了配准耗时,降低了描述子维度,在实际的点云配准中有好的效果.
  • 摘要:在发射总能量受限或峰值能量受限条件下,线性多输入多输出预编码不能很好地满足实际应用要求.因此,本文从凸优化理论出发,提出了在总能量和最大特征能量联合约束下适用于最大信道容量的线性MIMO预编码设计算法.通过对能量特征向量矩阵和能量特征值的特性研究,推导出了能量特征向量矩阵的闭式解,并提出了一种用于确定能量特征值的二维整数搜索算法.由于各维所需搜索点的数目小于系统发射天线的根数,因此提出的方法计算量小,运算效率较高,系统性能优于传统的lP范数能量约束算法。
  • 摘要:针对目标波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计方法和子空间更新算法存在的问题,本文以运动目标的方位估计为研究点,结合DOA估计算法,提出了用于声矢量阵列DOA跟踪的粒子滤波跟踪算法.首先,在声矢量传感器阵列模型的基础上,建立观测模型;根据目标运动的二阶匀速模型,建立信源运动的状态方程.然后,借鉴四元数的正交性结构,将四元数多信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法用于改进粒子滤波的观测似然函数,提出了一种新的改进跟踪算法.最后,对各算法的性能进行仿真实验.结果表明,所提算法能实现角度的实时跟踪.与子空间类跟踪算法和粒子滤波算法相比,所提算法的跟踪误差更小.在信噪比(SNR)小于--10dB时,粒子滤波类算法的跟踪误差均在4°以内,更能适应低信噪比环境。
  • 摘要:为实现玻镁板自动切割机圆锯片磨损量在线检测,设计了基于计算机器视觉的圆锯片磨损检测算法.首先基于自适应阈值,运用8邻域灰度相似度筛选算法找出圆锯片的候选角点;针对候选角点,判断其是否为邻域内唯一角点或其角点响应函数值最大,剔除掉伪角点.然后,判断角点是否为曲线上极大值点来剔除齿根点,从而确定圆锯片刀尖点的整像素坐标.最后,利用三次曲面拟合法对刀尖点进行亚像素定位,使用最小二乘法求解刀尖点所在圆的半径值,通过相机标定关系得出圆锯片的实际磨损量.通过实验比较了用经典Harris算法,改进Harris算法和本文提出的算法检测圆锯片磨损量的结果.结果表明:在两种圆锯片磨损量检测中,本中提出算法的检测时间仅为经典Harris算法的29.9%和29.7%,为改进Harris算法的145.7%和126.5%;对两种圆锯片刀尖点检测时,改进Harris算法的正确率为100%,50%,经典Harris算法的正确率为71.4%,37.5%,本文提出算法的正确率为100%,100%.因此,本文提出的算法在圆锯片磨损检测中具有明显的优势,是一种有效的圆锯片磨损检测方法.
  • 摘要:提出一种平移不变Shearlet域内改进模糊化规则的图像融合方法.首先分别对红外与可见光图像进行平移不变Shearlet变换获取高频和低频子带系数.然后,根据红外图像特性采用局部区域信息熵规则融合低频子带系数;针对Shearlet变换框架冗余特性,融合高频子带系数.为有效解决高频系数冗余信息,分别计算红外与可见光图像高频子带系数图模糊化后的隶属度、非隶属度和模糊度以及最优熵,将获取的模糊化系数图分块并分别根据黑白度获取混合图像,然后重构系数块图像并进行解模糊操作以获取融合后的高频子带系数.最后,通过平移不变Shearlet反变换得到最终的红外与可见光图像融合结果.实验结果表明,本方法融合结果边缘保持度超过0.85,消除了吉布斯现象,有较好的融合效果.
  • 摘要:针对多画面天文星图的刚性配准,提出一种基于几何不变量的形状上下文配准算法.该算法首先对天文星图进行降噪预处理,并利用阈值分割与形态学算法提取天文星图中的星点及其质心坐标;然后利用星点质心间的几何不变量关系,对每个星点建立基于几何不变量的特征描述向量并由此构建了评价不同维数向量之间相似度的代价函数,以判断两个特征点之间特征描述向量的相似程度,从而得到两幅图像间的匹配星点对集合;最后,利用随机一致性鲁棒算法去除误匹配星点对,并计算得到空间变换配准参数.实验结果表明,该方法可对特征点数目、画面亮度等差异较大的两幅星图实现亚像素级精度的有效配准,性能及鲁棒性均好于传统配准方法.对于大小为4608×3072,曝光时间与ISO各不相同的两组实际拍摄图像,本文方法的配准精度在0.5pixel左右,能够成功完成配准任务.
  • 摘要:针对三维立体标定靶标存在制作困难、成本较高,标定控制点的提取和识别需要人工干预等弱点,设计了一种以编码标志为控制点的双平面立体靶标,并将其用于相机的标定,以提高相机标定的自动化程度.该靶标将两个标定平面平行放置,相机能够同时以较小的视点观测,透视畸变小;通过编码标志能够实现标定靶标的自动识别,无需人工干预.实验结果表明:在光照条件和观测视角存在较大差异的情况下,能够实现标定靶标的可靠、正确识别,将该标定靶标用于立体相机的标定,重投影误差小于0.075pixel,三坐标测量误差小于1mm.该靶标减少了标定过程的复杂程度,具有一定的工程应用价值.
  • 摘要:为了提高家庭环境下人体动作识别的效率和精度,提出并实现了基于Kinect数据主成分分析的动作识别方法.首先,通过Kinect采集人体动作特征描述的时间序列数据,并构造人体姿态描述向量;然后,运用主成分分析方法分析不同时间点的特征值的差异,获得重构的特征值,使得不同类型的动作之间有明显区别.同时减少了冗余和噪声,有利于动作的判断和识别.最后,依据重构的特征和最近邻原则,进行动作的识别分类.实验结果表明,该方法对简单的人体动作识别精度可达80%以上,单个样本识别时间分别是1.67ms和3.93ms,基本满足对人体动作识别的精度、抗干扰能力和实时性等要求.
  • 摘要:针对虚拟视点图像合成精度和任意虚拟视点的可移动范围受限问题,提出了一种基于两视点的任意虚拟视点图像合成方法.考虑各视点图像间的射影几何关系,对视点位置进行了合理布设,建立了简化坐标系模型,推导出了空间中任意虚拟视点图像与两输入视点图像上对应点之间的几何关系.对各视点图像进行了特征点提取、对应关系匹配、视图平行化、三角网格化、纹理粘贴、逆透视投影变换等处理,结合两输入视点与任意虚拟视点之间的位置比率参数,生成了任意虚拟视点图像.实验结果表明,本文方法既避免了繁杂的三维重建及相机强标定,又解决了传统View Morphing技术的虚拟视点移动范围局限问题,仅利用虚拟视点与两输入视点间的位置比率参数即可生成空间中没有不自然感的大范围任意移动的虚拟视点图像;即使输入视点图像无法完全平行化,本文方法依然合理有效,可进一步应用到多视点图像合成等领域.
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