一种基于正负差图像的运动目标检测新方法

运动目标检测领域中现有的差图像法是利用绝对值差图像检测差图像上运动目标区域，用现有方法检测时易受噪声干扰，而且当摄像机有自运动时需要进行背景运动补偿。因此，提出一种新算法，即首先分别计算正差图像与负差图像，然后利用运动目标区域在正差图像与负差图像中的幅值、形状以及运动等信息的对称性对其进行检测，最后给出针对飞机尾焰序列图像进行检测的结果。实验结果表明：该方法可提高运动目标检测的可靠性与效率。     

采用局部窗口跟踪运动目标

介绍对静态摄像机拍摄的时变图像序列进行分析的一种技术。本文提出的算法分为三个阶段:(1)运动探测;(2)目标锁定;(3)轨迹跟踪。在第一阶段,比较两幅连续的图像得出差图像,从而测出存在的任何运动。然后,在差图像中,划出子图像的界限,作为分析运动的有效区。第二阶段,将子图像分别与前后两帧进行比较。在每一相应的图像中确定出框住目标的局部窗口,然后将这些窗口用于下一阶段跟踪运动目标的轨迹。计算出各窗口的质点中心,并将其描述在二维平面上。将这些点简单地连接起来,就获得了运动轨迹。对于本文提出的这种方法,已经采用复杂背景中的实物图像,进行了在快慢速运动情况下的实验。     

目标跟踪与定位中的视觉标定算法研究

目标跟踪与定位中的一个重要步骤就是摄像机标定,其目的是估计摄像机的外部和内部参数。在严格的几何约束关系之上建立准确的数学模型,提出一种快速得到摄像机中心的方法,然后通过合理的求解次序获得其他摄像机参数,保证了标定参数的精度。利用计算出来的标定参数校正失真图像中的各个像素位置以重新得到像素间原来的空间关系,从而产生精确的不失真图像,并且利用摄像机标定参数对标定模板上的点进行位置计算后,再和实际位置比较进行检验。图像的校正效果实验以及精度验算的结果表明：提出的算法得到了准确可靠的标定参数,和其他算法相比有效提高了精度,能够满足运动跟踪时目标特征位置估计的精度要求。     

一种快速的单目移动相机下运动目标检测方法

从射影几何的角度分析了单目移动相机下场景运动矢量与摄像机运动之间的关系,基于摄像机光心坐标系,提出了一种快速极线估计算法.该算法中摄像机在此坐标系下永远静止,只有场景和运动目标在运动,将原来移动平台下运动目标检测的问题转换成静止平台下场景全局运动与运动目标独立运动的问题,并推导出光流约束的简洁形式.该算法框架能够根据KLT算法获得Harris角点光流场,并根据实际图像的运动场补偿摄像机的随机运动,同时在保证算法准确性与鲁棒性的前提下,与原来算法相比,计算速度提升了10倍左右.根据实际采集的图像序列进行了分析对比,真实的数据测试表明快速极线估计算法在保证算法准确性与鲁棒性的前提下,极大地降低了算法的计算量与计算时间,从而无需三维重建便可有效地解决单目移动摄像机下运动目标检测的问题.     

基于光流分层方法的平面3D运动估测

无人机自主着舰末端视觉导引中舰机间相对位姿的估测,可以看作机载摄像机对甲板平面3D运动的估测。提出了一种光流分层方法:首先利用已知焦距的机载摄像机拍摄着舰靶标区域的图像序列,并采用Lucas方法计算相邻两帧图像的光流场;而后通过分层模型,将由光流场进行3D运动检测的非线性问题转化为了两个线性问题。该方法无需图像间的特征匹配,可线性解算出着舰靶标区域相对于无人机的三维运动参数,进而得到舰机间的相对位姿信息。计算机合成图和摄像机实拍图像的实验结果验证了该算法的正确性和有效性。     

用摄像机和计算机采集处理数据来研究质点的运动

用摄像机采集图像,制作了接口电路提取图像中物体的运动信息并传递给计算机,设计了系统软件控制接口电路并处理、存储和显示数据.以弹道曲线运动、刚性摆和运动参考系为例给出了系统的具体应用.     

多模自适应电子稳像算法研究

电子稳像算法的主要目的是解决摄像机随机运动导致的图像序列的帧间抖动问题。根据摄像机成像模型,推导了摄像机平移振动和旋转运动对图像运动的影响,阐明了电子稳像算法中各种图像运动模型的物理成因,指出了模型之间的内在联系。提出了一种多模自适应电子稳像算法,根据摄像机工作时图像序列抖动的剧烈程度,自适应地选择适当的图像运动模型和相应的运动估计方法。实验结果表明,该算法在各种情况下都能实现对图像序列的高精度稳定,有效地提高了电子稳像算法的适用性。     

电子稳像的特征点跟踪算法

提出一种利用特征跟踪进行电子稳像的算法,该算法具有计算量小,精度高,有鲁棒性等优点。算法由两部分构成:(1)基于特征点集二维运动模型进行全局运动估计。提取图像的特征点,以其为中心建立特征窗进行块匹配,得到匹配特征点集,根据特征点集内具有稳定相对位置的结构特征,提出距离不变准则,对特征匹配进行验证,以保证各点的局部运动具有良好的全局一致性,从而形成特征点集的全局运动矢量;(2)利用自适应均值滤波去除摄像机抖动。均值滤波器可以有效平滑摄像机的高频抖动,同时滤波器尺寸自适应地根据抖动频率来调整大小,能够防止过稳或欠稳。实验结果表明,该算法能够有效减轻摄像机的旋转和平移抖动。     

一种基于灰度投影算法的电子稳像方法

针对图像序列的抖动,研究了摄像机的抖动和正常扫描这两种运动的特点,提出了一种带运动修正的投影稳像算法PMCA.该算法首先利用灰度投影算法求出原始序列运动矢量,然后采用平均值滤波对这些运动矢量进行了处理,为了防止由前一稳定帧补偿带来的错误传播,又做了运动修正,使用原始帧代替稳定帧作为待补偿帧.实验结果表明PMCA算法可以明显减轻序列抖动现象,而且能实时跟随真实扫描场景.     

基于混合高斯模型的运动目标检测方法研究

为了能够及时检测到图像场景中的运动目标,提出一种基于混合高斯模型的运动目标检测方法。借助把图像的像素值看成是前景高斯分布和背景高斯分布的组合,进行了背景估计和自适应背景更新;通过对背景差分后的图像进行多目标分割,进行了多个运动目标的检测。实验发现:随着图像序列的背景不断变化,基于混合高斯模型算法能够准确估计出变化的背景,通过将场景图像和背景图像进行差分,检测到感兴趣的运动目标。     

An image encryption scheme based on three-dimensional Brownian motion and chaotic system

At present, many chaos-based image encryption algorithms have proved to be unsafe, few encryption schemes permute the plain images as three-dimensional(3D) bit matrices, and thus bits cannot move to any position, the movement range of bits are limited, and based on them, in this paper we present a novel image encryption algorithm based on 3D Brownian motion and chaotic systems. The architecture of confusion and diffusion is adopted. Firstly, the plain image is converted into a 3D bit matrix and split into sub blocks. Secondly, block confusion based on 3D Brownian motion(BCB3DBM)is proposed to permute the position of the bits within the sub blocks, and the direction of particle movement is generated by logistic-tent system(LTS). Furthermore, block confusion based on position sequence group(BCBPSG) is introduced, a four-order memristive chaotic system is utilized to give random chaotic sequences, and the chaotic sequences are sorted and a position sequence group is chosen based on the plain image, then the sub blocks are confused. The proposed confusion strategy can change the positions of the bits and modify their weights, and effectively improve the statistical performance of the algorithm. Finally, a pixel level confusion is employed to enhance the encryption effect. The initial values and parameters of chaotic systems are produced by the SHA 256 hash function of the plain image. Simulation results and security analyses illustrate that our algorithm has excellent encryption performance in terms of security and speed.     

Improvement of dust removal performance through analysis on the mechanical behavior of fabric in the clothing care system

The present study devised a method of representing and analyzing the mechanical behavior of fabrics in the clothing care system and examined the mechanical movement under various conditions using simulations and an image analysis program called TEMA Motion-Outline tracker. Through this, we proposed an algorithm to improve dust removal by finding conditions that could optimize the mechanical behavior of fabrics. The complex movement algorithm with various RPM configurations could change the number and location of nodes and antinodes. The algorithm effectively removed the dust at all locations, and the improved performance was also seen for real clothes.     

基于混沌与快速小波变换的多光谱图像压缩加密算法

针对多光谱图像存储和传输安全性问题,提出一种将混沌思想、小波变换和KL（karhunen-loeve）变换相结合的多光谱图像压缩加密算法。首先,采用K-means聚类方案将多光谱图像聚类为通用像素,通过选择合适的K值使算法的性能最优,同时便于后续处理;然后对通用像素进行二维离散9/7小波变换,对变换后的系数进行Arnold变换以及加密处理,消除多光谱图像大部分空间冗余,减少压缩过程中的块效应;之后对产生的小波系数进行改进的KL变换,消除残余空间冗余和光谱冗余;最后采用差分脉冲滤波器对系数进行编码,并采用Tent映射对码流进行混淆扩散加密。通过实验可知,本算法的信息熵达到11.794 3（选取12位多光谱图像）,信息熵更接近最大值12,优于现有算法,可以更好的隐藏原图特征;该算法的像素变化率（NPCR）和归一化平均变化强度(UACI)分别为99.81%和34.19,优于现有的其他算法,本算法可以更好的抵御差分攻击;输出比特流变化率保持在47.62%～47.71%之间,密文比特流变化率保持在47.45%～47.52%,本算法具有较好的密钥敏感性;在压缩比为4∶1～32∶1范围内,系统PSNR在42 dB以上,具有很高的压缩性能。在4∶1～32∶1范围内,本压缩算法达到很高的峰值信噪比,优于现有的压缩算法,在正常工作压缩比为16∶1时,比现有压缩算法的信噪比提高了0.64 dB以上。为进一步验证算法在高压缩比情况下的压缩性能,该研究测试了压缩比为128∶1时系统的信噪比为31.28,此时,重建后的图像较为清晰,优于现有算法1 dB以上。可见,该算法可行,且特别适合对压缩比要求较高的场合,并在频谱保真方面具有较好的效果。     

高分辨率灰度投影算法及其在电子稳像中的应用

提出一种用于检测图像运动矢量的高分辨率灰度投影算法。灰度投影算法将图像在水平和垂直方向上的灰度投影数据作为图像特征,获得图像运动信息,一般只能达到一个像元精度。而通过采用相关计算进一步细分灰度投影数据,可以提高图像运动特征位置信息的精度,获得亚像元级的图像运动矢量。实验室摇摆台电子稳像实验结果表明,该方法可以有效提高图像运动矢量的计算精度。     

二维提升的CDF(1,3)小波结合改进的SPIHT的渐进性无损图像压缩方法

针对传统小波变换计算复杂的缺点和多级树集合分裂算法(SPIHT)编码过程重复运算、存储量大的问题,提出了一种二维提升的CDF(1,3)小波结合改进的SPIHT的渐进性无损图像压缩方法。对整数CDF(1,3)双正交小波变换实现二维提升,利用提升的小波对图像做变换,提高了运算速度、便于硬件实现。对SPIHT算法加以改进,根据各个子图像的不同特点,改变扫描路线,采用四路并行分块处理的方法,提高了编码速度,降低了编解码过程的运算复杂度和时间消耗。利用提升的CDF(1,3)小波变换结合改进的SPIHT实现了渐进性无损图像压缩,证明了二维提升方案的有效性。     

An image joint compression-encryption algorithm based on adaptive arithmetic coding

Through a series of studies on arithmetic coding and arithmetic encryption, a novel image joint compression- encryption algorithm based on adaptive arithmetic coding is proposed. The contexts produced in the process of image compression are modified by keys in order to achieve image joint compression encryption. Combined with the bit-plane coding technique, the discrete wavelet transform coefficients in different resolutions can be encrypted respectively with different keys, so that the resolution selective encryption is realized to meet different application needs. Zero-tree coding is improved, and adaptive arithmetic coding is introduced. Then, the proposed joint compression-encryption algorithm is simulated. The simulation results show that as long as the parameters are selected appropriately, the compression efficiency of proposed image joint compression-encryption algorithm is basically identical to that of the original image compression algorithm, and the security of the proposed algorithm is better than the joint encryption algorithm based on interval splitting.     

基于旋转SURF算子的图像配准新方法

针对SURF算法中快速Hessian矩阵行列式检测出的特征点的不连续现象,从而造成的旋转,模糊和光照变化适应性较差的不足,提出一种旋转SURF检测算子的图像配准新方法。该算法通过将SURF算法的积分图像盒子滤波模板逆时针旋转45度,引入一种可以检测角度旋转的滤波核提升检测算子对不同图像变换的匹配性能,保证新的检测算子与原算法较好的结合,同时利用改进的单纯形算法依据输入图像进行参数优化。仿真结果表明,该方法不仅保留了算法的速度优势,缩短了配准时间,而且在图像模糊变换,光照变换和JPEG压缩变换方面性能有明显的提升,此外对视角变换以及小尺度变换性能也有提高。     

动态图像序列帧间运动补偿方法探讨

图像序列的帧间运动不仅包含平移运动,而且旋转运动也是常见的。为了补偿这两种运动,可采用仿射变换模型。先把参考帧和当前帧分成若干个子块,利用灰度投影算法计算出局部运动矢量,然后使用能量最小化方法,由求出的有效局部运动矢量确定仿射变换模型参数。通过对当前帧进行仿射变换,即可实现对图像的平移和旋转的补偿。仿真和实验证明了该方法的可行性。     

基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法

在认真研究算术编码和算术加密的基础上,提出了一种基于改进零树编码的图像联合压缩加密算法.使用密钥对图像压缩产生的原始上下文和原始判决进行修正,实现了图像联合加密.阐述了上下文修正和判决修正算法的规则,对其安全性进行分析.结合比特平面编码技术,可以使用不同密钥对不同小波分辨率的系数分别加密,实现分辨率选择性加密,以满足不同应用需求.对零树编码进行改进,加入自适应算术编码,并对联合压缩加密算法进行仿真.结果表明:相对原始图像压缩算法而言,所提出的图像联合压缩加密算法具有基本相当的压缩效率;相对区间分裂的联合加密算法而言,所提出算法具有更好的安全性.     

An efficient adaptive arithmetic coding image compression technology

This paper proposes an efficient lossless image compression scheme for still images based on an adaptive arithmetic coding compression algorithm. The algorithm increases the image coding compression rate and ensures the quality of the decoded image combined with the adaptive probability model and predictive coding. The use of adaptive models for each encoded image block dynamically estimates the probability of the relevant image block. The decoded image block can accurately recover the encoded image according to the code book information. We adopt an adaptive arithmetic coding algorithm for image compression that greatly improves the image compression rate. The results show that it is an effective compression technology.