深空背景弱小目标实时检测算法研究

根据深空背景的特点,提出一种基于FPGA和DSP的检测算法,并设计相应的硬件系统,能对大小为512×512像素、帧频率为40帧/s的视频图像进行实时处理。先在FPGA中用最大中值滤波抑制空间成像噪声,解决了图像预处理运算量大对处理速度要求高的难题,再在DSP中用使用改进的双差分法进行运动目标分割,克服了单差分提取目标轮廓不准的缺点,最后结合候选目标的特征,采用基于逻辑的最近邻关联方法提取目标航迹。试验结果证明该算法满足了深空背景弱小目标实时检测的要求。     

基于双边信息的分布式视频压缩感知模型研究

针对传统视频编码技术计算量大和复杂度高的缺点,提出一种基于双边信息的分布式视频压缩感知算法。该算法将压缩感知技术与分布式视频编码技术相结合,把视频序列分为Key帧和CS帧,Key帧运用传统的帧内编码和解码,CS帧编码端运用压缩感知编码,解码端运用视频块内与视频块间的双边信息和梯度投影算法进行优化重构。通过双边信息的运动估计和压缩编码器的设计,实现基于双边信息的分布式视频压缩感知模型的构建。仿真结果表明该模型既可以实现高效编码,又可以实现复杂度由编码端向解码端转移,在较低的采样率下,提高视频的压缩能力和传输速度。     

一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法

提出一种基于特征跟踪的视频序列稳像算法.该算法从视频序列的参考帧中提取出一组角点特征,然后在后续帧中基于模糊Kalman滤波进行特征窗跟踪,通过比较各帧图像中特征窗间的对应关系计算出补偿摄像机运动所必需的参数,使用这些参数将后续帧向参考帧对准,从而得到稳定的视频序列.实验结果表明该算法稳像效果好,运算复杂度低,且具有较强的鲁棒性.     

利用先验估计自适应加窗的准静态超声弹性成像位移估计算法

准静态弹性成像技术是基于组织压缩前和压缩后超声回波射频信号进行组织运动重构的弹性成像技术。提出了一种基于先验估计的自适应窗函数算法,在位移估计过程中,使用已估计的临近窗的时延值作为先验信息,自动调整截取压缩后射频信号段的截取窗函数,提高了互相关运算所需的压缩前和压缩后信号段之间的相关性。仿真实验结果表明,该算法不仅大大提高了成像速度,而且提高了信噪比较低时的成像质量,同时该算法具有更宽的应变通带。      

基于时空域的自动视频对象分割算法

提出一种在视频序列中从背景里分离出运动对象的方法.使用全局运动估计和补偿进行预处理后,对视频序列中相邻帧进行连续两次差分,利用自适应滤波滤除噪声,并进行形态学处理,差分交集技术消除覆盖、显露的背景及部分噪声,最后模板匹配和更新,不仅能够得到快速变化的对象,而且能够得到视频对象暂时停止运动的部分.实验结果表明,该方法能够自动从视频序列中较好地提取出运动对象,具有较强的鲁棒性.     

MPEG-4视频中运动背景下的目标检测算法

针对由运动摄像机捕获的MPEG-4视频流中的运动目标检测问题,提出了一种直接利用压缩视频码流进行全局运动估计的新算法.算法从全局运动估计的基础出发,利用背景宏块运动相似性的特点快速建立背景宏块集合并采用常用的四参数全局运动估计模型估计运动参数.最后,计算运动矢量残差,通过对运动矢量残差的筛选检测运动日标.算法利用MPEG-4码流中蕴含的运动信息.不需要对压缩流完全解码,较大地提高了检测效率;进一步改善了检测效果.实验验证了提出的全局运动估计算法的检测效率和检测效果.     

一种改进的无监督聚类的关键帧提取算法

针对关键帧提取方法中一般聚类算法的阈值只能预先指定的缺陷,提出一种基于无监督聚类的自适应阈值改进算法。对视频帧进行区域分割并提取纹理特征,然后根据视频内容的复杂度自适应获取阈值,通过无监督聚类得到视频关键帧。大量不同视频类型的关键帧提取实验表明:该算法简单,无需预定义任何阈值便能有效地提取合适数目的关键帧。     

用于计算成像系统的基于信噪比自适应估计的图像去模糊研究

实现有效的图像去模糊对提高基于球面光学的计算成像系统性能具有极为重要的意义。分析了球面光学系统中的成像模糊模型,并介绍了基于维纳去卷积的图像去模糊算法。针对基于维纳去卷积的图像去模糊需要准确地估计模糊图像信噪比的问题,提出了一种新的基于图像去噪的图像信噪比自适应估计算法。分别使用Zemax光学仿真软件获得的图像和研制的基于球面光学的计算成像系统原理样机获得的图像开展实验研究,结果表明提出的算法能准确地估计出模糊图像的噪声方差和信噪比,利用估计得到的信噪比,使用维纳去卷积能得到比较理想的图像去模糊结果。因此,结合提出的方法,基于球面光学的计算成像系统能得到清晰的高分辨率图像。     

基于多帧参考的整帧丢失错误掩盖算法

为了解决视频传输中整帧图像丢失的误差扩散问题,提出了一种基于多参考帧运动矢量外推的整帧丢失错误掩盖算法.通过对多个参考帧的运动矢量外推得到丢失块的候选运动矢量集;采用多参考帧边界匹配准则进行丢失帧和其后续帧的误差估计,并选择丢失块的最优运动矢量;最后采用自适应的重叠块运动补偿方法重建丢失帧.实验结果表明,该算法在恢复整帧图像的同时,有效地降低了视频序列中整帧图像丢失的误差扩散影响,与已有算法比较,该算法恢复的视频序列平均峰值信噪比提高了0.5～1dB,具有更好的错误掩盖效果.     

相干噪声快速去除算法及其在声源定位中的应用

针对相干噪声干扰声源辨识问题,将强跟踪滤波器理论与阵列-信号采集模型相结合,发展了一种快速估计相位变化的算法。算法引入多重次优渐消因子,能够进一步提取相位残差中的有用信息,使输出残差序列处处正交,且该因子能根据噪声相位差变化自动调节。通过仿真对连续相位突变进行跟踪表明,在参数失配条件下该算法实现了相位差的准确估计,且其性能在宽频范围具有稳定性。通过音箱实验给出了宽频范围内的成像结果,与已有算法对比表明,该算法不仅能够实时消除噪声干扰并可将收敛速度提高一倍以上。本研究实现了对随机变化相位的准确估计,提升了传声器阵列在相干噪声干扰下的声源实时定位能力。      

基于低通滤波残差图的高光谱条带噪声去除

针对高光谱遥感图像中存在的条带噪声,提出了一种基于低通滤波残差图的条带噪声去除算法。算法首先使用高斯低通滤波器对图像进行滤波,得到低通滤波残差图;然后借助条带噪声秩为1以及残差图中的细节与条带噪声正交的先验信息,使用正交子空间投影技术将低通滤波残差图中的条带噪声和图像细节进行分离;最后将分离出的细节信息加入滤波后的图像中。通过对上述三步不断迭代,算法能够有效地去除图像中的条带噪声,并且能够解决低通滤波法去条带造成图像模糊的问题。实验结果表明,与现有前沿的去条带算法相比,该方法能在有效去除条带噪声的同时很好地保持图像的信息。     

基于特征匹配的快速鲁棒数字稳像

针对手持移动摄像装置拍摄视频序列相邻帧间存在平移、小角度旋转运动,而且易受噪声、光照变化的影响等问题,提出一种基于优化Oriented FAST and rotated BRIEF(ORB)特征匹配的实时鲁棒电子稳像算法。对相邻帧预处理后用Oriented FAST算子检测特征点,再用Rotated BRIEF描述提取的特征点并采用近邻汉明距离匹配特征点对,然后采用级联滤波去除误匹配点对,最后使用迭代最小二乘法(ILSM)拟合模型参量进行运动补偿实现稳像。图像匹配测试和稳像实验结果表明:基于改进的ORB算法的电子稳像方法补偿每一帧的时间均小于0.1 s,定位精度可达亚像素级,能有效补偿帧间平移旋转运动,而且对噪声和光照变化有较强鲁棒性。经稳像处理后,实拍视频质量明显提高,峰值信噪比（PSNR）平均提高了10 db。     

一种基于检测块动态选择的稳像算法

针对包含运动物体视频序列的稳像问题,提出了一种基于运动目标检测的数字稳像算法.该算法运用估计的全局运动参数补偿帧间全局运动,得到运动补偿前帧和当前帧的差值图像,并将差值图像分割成一系列的前景块和背景块,仅跟踪背景块来估计下一轮的全局运动参数.仿真结果表明,提出的稳像算法不仅计算复杂度低,而且估计的全局变换参数具有相当高的帧间变换保真度,可以用于占据半个像面的动目标的视频序列.     

线状目标实时检测算法的研究

提出了一种基于FPGA和DSP的算法并设计了相应的硬件系统,能对大小为256×256像素、帧频为25帧/s的视频图像进行实时处理。即先对输入图像采用改进的Sobel算子提取边缘,再用改进的Hough变换算法进行直线检测。解决了传统的Sobel算子提取的边缘较粗及Hough变换算法计算量大、难以实时实现的难题。     

一种新的手机双麦克风消噪系统*

针对现有的手机双麦克风消噪系统无法应对多种复杂的噪声环境在消除噪声的同时会引起语音失真等问题,本文提出了一种新的手机双麦克风消噪系统,该系统将时域与频域处理相结合,在噪声估计和噪声消除两个方面均做了改进,结合双麦克风和单麦克风的噪声估计算法,提高了噪声估计的准确性,同时将基音检测与消噪处理相结合,在语音帧中估计语音基音频率,同时确定语音和噪声频率点,对待语音频率点和噪声频率点分别调整维纳滤波器的参数在滤除噪声的同时对语音频率点尽可能的保留从而减少语音失真。实验结果表明,与现有的双麦克风消噪系统相比,本系统在对噪声进行抑制的同时能够有效减少消噪算法对语音造成的损害,提高了手机的通话质量,对于方向性的语音干扰也能起到很好的抑制效果。     

一种基于特征点跟踪的电子稳像算法

提出一种基于特征点跟踪的稳像算法。该算法从参考帧图像中提取出一组特征点,然后在后续帧中进行基于Kalman滤波的特征点的跟踪,匹配参考帧图像中特征点的坐标和当前图像中基于Kalman滤波修正后得到的特征点的坐标,并通过仿射模型求出位移量及旋转参数,最后进行反向变换,从而得到稳定的视频图像。实验结果表明:该算法稳像效果好,运算复杂度低,且具有较强的鲁棒性。     

基于多帧参考的整帧丢失错误掩盖算法

为了解决视频传输中整帧图像丢失的误差扩散问题,提出了一种基于多参考帧运动矢量外推的整帧丢失错误掩盖算法.通过对多个参考帧的运动矢量外推得到丢失块的候选运动矢量集|采用多参考帧边界匹配准则进行丢失帧和其后续帧的误差估计,并选择丢失块的最优运动矢量|最后采用自适应的重叠块运动补偿方法重建丢失帧.实验结果表明,该算法在恢复整帧图像的同时,有效地降低了视频序列中整帧图像丢失的误差扩散影响,与已有算法比较,该算法恢复的视频序列平均峰值信噪比提高了0.5~1 dB,具有更好的错误掩盖效果.     

基于局部光流约束的角点匹配算法

提出了一种基于局部光流约束的角点匹配算法。首先采用Harris算子获得当前帧和参考帧的角点,然后以角点的光流特征作为约束条件,根据两帧图像角点集的坐标分布,排除异常角点,完成角点的精确匹配,实现图像之间的高精度运动估计。通过对视频序列进行实验,采用差图法可主观地发现该运动估计算法的有效性;以峰值信噪比作为评价指标,发现原始视频序列的帧间峰值信噪比明显低于仿射视频序列的帧间峰值信噪比。前者的平均值为22.8072,后者的平均值为33.3854,从而客观地说明了该算法的有效性和稳定性。     

全景图像海天线提取及舰船目标自动检测

为实现海洋环境下全景摄像机自动目标检测,提出了一种全景图像海天线提取算法及海天线上舰船目标检测方法;首先,分析了全景图像中海天线的成像特点,使用基于分区的自适应阈值Canny边缘检测算法进行边缘检测,并对海天线边缘进行双阈值梯度方向过滤;然后,对图像边缘进行细化,提出了基于最长曲线法的海天线边缘提取算法并进行椭圆拟合得到海天线边缘成像椭圆方程;最后,介绍了根据海天线椭圆方程对海天线上舰船目标进行检测的方法;使用3种不同海洋环境下拍摄的图像进行了实际测试,实验结果表明:该方法可有效地检测出复杂海天背景下的海天线及海天线上舰船目标,海天线提取成功率可达95％以上,对径向成像高度超过10个像素的目标识别成功率可达90％。     

基于轮廓跟踪的车载红外视频彩色化方法

提出一种车载红外视频快速彩色化方法,利用轮廓特征点跟踪获取每帧物体类别的轮廓区域,采用类别特征色彩对各区域传递色彩。构建各景物样本特征色彩集,以各类景物在自然彩色图像中表现出来的特征色彩作为红外图像中对应景物的色彩;利用改进的高效K Means方法对红外关键帧进行聚类,得到分割区域,提取轮廓特征点;通过KLT算法跟踪特征点,得到其在下一帧中的位置并同时修正,采用B样条插值进行轮廓复原,得到该帧的各类别轮廓区域;最后将特征色彩按类别赋予各区域,从而给各帧图像着上合适的颜色,实现红外视频序列的快速彩色化。实验结果表明, 该方法与基于运动估计的算法相比可提高近5倍的处理速度,并且能够得到与自然景物色彩较接近的彩色化视觉效果。