基于音视频信息融合的目标检测与跟踪算法

针对单一视觉跟踪算法易受遮挡影响的缺陷,提出一种基于音视频信息融合的目标检测与跟踪算法。整个算法框架包括视频检测与跟踪、声源定位、音视频信息融合跟踪3个模块。视频检测与跟踪模块采用YOLOv5m算法作为视觉检测的框架,使用无迹卡尔曼滤波和匈牙利算法实现多目标的跟踪与匹配;声源定位模块采用十字型麦克风阵列获取音频信息,结合各麦克风接收信号的时延计算声源方位;音视频信息融合跟踪模块构建音视频似然函数和音视频重要性采样函数,采用重要性粒子滤波作为音视频融合跟踪的算法,实现对目标的跟踪。在室内复杂环境下对算法性能进行测试,结果表明该算法跟踪准确率达到90.68%,相较于单一模态算法具有更好的性能。     

用于彩色目标跟踪的改进粒子群优化算法

提出一种用于彩色目标跟踪的改进粒子群优化算法(Improved Particle Swarm Optimization Algorithms,IP-SOA)。针对彩色目标,选择加权彩色直方图作为目标的特征,选用Bhattacharyya系数作为特征相似性度量,其最大值位置表示目标位置。对粒子群优化算法进行了改进,即自动调整惯性权重函数与认知学习因子,每次递推时对粒子速度、单帧位移总量加以限制,对Bhattacharyya系数优化,快速求取函数最大值位置。利用彩色序列图像进行仿真实验,结果表明,该方法能够实时跟踪飞机、车辆等目标,在目标被部分遮挡时能稳健跟踪。     

基于阈值判断的CamShift目标跟踪算法

针对CamShift算法只利用目标的颜色信息,在跟踪过程中,易受目标相似物、遮挡以及光照等复杂背景影响导致目标搜索窗口发散,跟踪稳定性能降低,提出了一种基于阈值判断的目标跟踪方法。该方法将OTSU法和Snake模型结合,利用OTSU法以最佳阈值对图像进行分割,分离前景区域和背景区域,初步提取目标轮廓作为Snake模型的初始轮廓,经收敛得到目标的精准轮廓,利用轮廓外接最小矩形框内的像素计算目标质心,判断与CamShift算法中目标搜索窗口质心之间的欧式距离,如果未超出阈值,则直接使用CamShift算法跟踪目标,反之,则将计算出的目标质心作为CamShift算法中当前帧目标搜索窗口的质心跟踪目标。实验结果表明,该算法跟踪目标具有较好的实时性,跟踪性能稳定、可靠。     

基于局部特征词袋模型人体动作识别关键帧选取方法

针对原始动作视频帧数多、信息冗余、计算量大的问题,提出了基于离散粒子群算法的人体动作识别关键帧选取方法。提取视频图像中的时空兴趣点建立视觉词典,统计视频图像中视觉词汇概率分布,采用离散粒子群算法进行关键帧选取,引入原始视频和选取的关键帧的视觉词汇概率分布向量的夹角余弦值,作为最优适应度函数评价关键帧选取前后的动作特征相似性。采用离散粒子群关键帧选取方法对KTH和Weizmann数据库进行实验验证。实验结果显示,该文提出的关键帧选取算法可有效去除动作视频中的冗余帧,提高了动作识别效率,动作识别准确率保持89.17%和98.89%不变。     

基于后验概率度量的粒子滤波跟踪算法研究

 针对遮挡、光照变化、尺度变化等复杂环境中的视觉跟踪问题,提出一种基于后验概率度量的粒子滤波跟踪算法。由于后验概率指标与Bhattacharyya系数指标相比具有更强的峰值特性,采用后验概率指标作为相似性度量函数,通过粒子的更新、推广、观测、估计等步骤实现跟踪算法。通过对实际视频图像序列进行目标跟踪实验,实验结果表明:传统算法只有约50%的图像能够实现尺度自适应,而本文算法采用传统算法25%的粒子就能够收敛逼近目标的真实轨迹,达到更强的抗遮挡能力,90%以上的图像序列都能够实现良好的尺度自适应效果。     

一种基于融合反馈的改进粒子滤波行人跟踪算法

针对一般粒子滤波算法容易受到相似背景干扰和遮挡影响的问题,提出一种新的融合反馈的改进粒子滤波跟踪算法。该算法将最近的观测信息融入建议分布函数,便于粒子搜索目标最可能的位置,根据相对位移的变化自适应调整跟踪窗口尺度的变化,降低了计算的复杂度,一定程度上保持了粒子的多样性。实验结果表明:该算法有效地解决了遮挡、相似背景混乱以及目标尺寸变化问题,整体跟踪性能优于粒子滤波算法。     

微动粒子群优化算法用于Egun的多参量优化

 针对2维电子光学多参量优化问题,采用微动粒子群优化算法,在给出目标电子轨迹和优化范围的前提下,可以得到趋近于该电子轨迹的真空边界和聚束磁结构。该算法分为前后两阶段：第一阶段采用前后试探法(微动),同时参照最优粒子的信息;第二阶段采用标准粒子群优化算法。针对涉及多个相关参量的电子光学设计问题,标准粒子群优化算法仅能保证以较高概率收敛到局部最佳解,而微动粒子群优化算法能以较高概率收敛到全局最佳解,并且展现了多核计算机在电子光学设计上的潜力。初步的软件试验显示：消耗人类工程师几周时间的电子光学设计问题,用微动粒子群算法在普通个人计算机上几十小时就能完成。     

改进的粒子群优化目标跟踪方法

针对粒子群优化算法应用在目标跟踪时,其惯性权重调节机制的局限性,提出了改进的粒子群优化目标跟踪方法。首先,对目标及粒子群算法中相应参数进行初始化;接着,引入粒子进化率的概念,对惯性权重调节机制进行改进,根据每代每个粒子的不同状态及时调整惯性权重;然后,在更新粒子的速度和位置的同时,更新个体最优解和全局最优解,进行下一次迭代;最后,比较粒子的适应度,选择相似性函数值最大的区域为目标。实验结果表明,该方法与使用自适应惯性权重调节机制的粒子群优化目标跟踪方法相比,减少了获取相同适应度所需的迭代次数,运算效率提高了42.9%。实现了目标在相似性函数出现"多峰"情况下的准确定位,对目标出现部分遮挡的情况具有很好的适应性。     

粒子群-模拟退火混合算法在群控电梯中的应用

针对高层建筑电梯多、分布散、维修不及时等问题,提出了一个优化调度、报警维修及时的群控电梯系统;采用多目标优化方法建立数学模型,利用粒子群算法的概念简单、收敛速度快、易于实现的优点,同时引入模拟退火思想来克服粒子群算法易陷入局部最优的缺陷,对目标函数进行优化,PLC编程计算出参数,上位机调度计算,根据算法结果,优化电梯,合理调度;经过MATLAB仿真分析表明,该系统节省了平均候梯时间、平均乘梯时间和系统能耗,缩短了故障时间和维修时间,具有较大的应用前景。     

水下多目标方位的联合检测与跟踪

针对水下多目标方位跟踪及航迹关联问题,提出了一种粒子滤波的联合检测与跟踪方法.该方法在状态滤波过程中不需要方位观测值的输入,直接根据波束能量评估粒子的似然函数;利用交叉和变异算子进化小权值样本,通过低差异性序列的重采样提高子代粒子多样性。实现了多目标的跟踪并避免了方位观测量与多目标航迹关联的问题。仿真结果表明,在航迹断续和航迹交叉的情况下,该方法能够连续准确地跟踪目标方位。利用水下无人平台舷侧线阵的试验数据对算法性能进行了验证,正横方向的跟踪误差在3°以内;在目标运动模型失配时仍可以收敛到正确的方位航迹,没有出现错跟与失跟现象,可提高对交叉、汇聚及分离的多目标方位航迹的连续检测与跟踪能力.      

二维广义模糊熵图像阈值分割法

针对一维广义模糊熵不能有效处理含噪图像的分割问题,在二维灰度直方图上定义了图像的二维隶属度函数,提出了二维广义模糊熵阈值分割法.该方法不仅考虑了图像的点灰度值,同时考虑了图像像素的邻域平均灰度值,能更好地利用图像中的信息.为了提高二维广义模糊熵阈值法的运行速度、解决参量选取问题,结合粒子群优化搜索方法,设计了嵌套式的优化过程.实验表明,二维广义模糊熵阈值分割法对噪音图像有更好的适应性.     

基于辅助粒子滤波算法的红外目标跟踪

针对红外目标在跟踪中计算复杂的问题,构建辅助粒子滤波算法。利用贝叶斯重要性采样算法,在权值大的粒子基础上引入辅助粒子变量,然后重新定义重要采样分布函数,防止重采样后粒子概率密度变化。两次加权计算,使粒子权值比仅用重采样的粒子权值变化更稳定,采样点最接近真实状态;同时不同权值粒子的概率阈值可作为粒子滤波是否完成的判断准则。在二维平面构造红外运动目标模型中,系统为零均值高斯白噪声。仿真数据表明:该算法在x,y方向的均方误差、画面处理时间、RM SE性能上优于粒子滤波算法和重采样粒子滤波算法。     

基于改进巴氏指标和模型更新的视觉跟踪算法

传统的Mean Shift算法采用巴氏系数度量模型与候选模型之间的统计特征相似性,但是由于背景特征的影响,有时应用巴氏指标进行匹配得到最优解的位置并不一定是目标的实际位置,在跟踪过程中可能导致目标定位出现偏差。该文提出一种改进的巴氏系数相似度指标,指标由于引入了前景/背景置信值,能够有效抑制待匹配区域中背景特征的影响,突出目标特征的权重,与原始的巴氏指标相比,明显提高了目标匹配的准确性。基于改进的巴氏指标,对目标与背景区域双模型相似度系数进行综合分析,合理地判断干扰目标匹配的原因,从而采取相应的模型更新策略。采用4段具有挑战性的视频序列对5种跟踪算法进行了测试,通过定量实验分析可知,文中算法处理1帧视频所需的平均时间为75.76 ms,实时性仅次于原始的Mean Shift跟踪算法,同时跟踪误差在5种跟踪算法中取得了最优结果。实验结果表明,该算法能够有效抑制背景干扰和避免模型漂移,在不同的复杂场景下都具有一定的鲁棒性。     

特定边界跟踪中角点检测研究

针对边界跟踪算法中在角点附近丢失边界信息的问题,对待检测边界中角点的判别和检测方法进行了研究。分析了边界搜索中所扩展的邻域的半径和角点位置的关系,提出了角点存在判据,给出了角点存在区间。提出了寻区间法角点检测算法,用5个已知边界点之间的关系,判断出角点存在的邻域,通过选取合适的邻域半径,使角点存在区间向角点收敛。对测试图像和人侧面轮廓图像的边界利用所提出的算法进行跟踪,测试图像的边界点从19个增长为37个,人侧面轮廓图像边界点从13个增长为21个,新算法准确地检测到轮廓角点和后续种子点,使边界跟踪能够反映所有的边界信息。     

基于PSO算法的WDM系统中自适应PMD补偿的性能分析

提出了一种应用于WDM系统中的自适应偏振模色散(PMD)补偿方法。将偏振扰频器与基本正交偏振分束探测相结合,首先由偏振信号光功率PS和消偏的背景噪声PN得到光信噪比(OSNR),然后再通过OSNR与偏振度(DOP)的关系来实现多信道DOP的监测。采用粒子群优化(PSO)算法实现了DOP的搜索和跟踪,并经D/A转换,将对应的电压施加在偏振控制器上。调制电压范围为0~10V,调节信号的基本偏振态,从而形成闭环反馈控制模块。通过多次迭代,得到了DOP的最佳值,实现了对PMD的自适应补偿。补偿后,眼图张开度得到了明显的改善。论证了补偿方法的有效性。     

一种结合ORB特征匹配的均值漂移目标跟踪算法

针对传统的mean-shift跟踪算法基于单一颜色特征空间,在复杂背景下难以对目标进行准确跟踪这问题,提出了一种结合ORB特征匹配的mean-shift目标跟踪算法。该算法在mean-shift算法的基础上利用改进的ORB特征匹配算法修正目标跟踪窗口并实时更新目标特征模板,通过计算前后两帧图像中目标中心的欧式距离与色彩模板的巴氏距离来判定跟踪是否失败,当目标跟踪失败时,不改变目标模板,继续搜索下一帧图像中的目标。实验结果表明,与均值漂移算法和基于其他同类特征的改进算法相比,该算法提高了在复杂背景下目标跟踪的精度,并能满足实时性要求。     

A polarization stabilizer up to 12.6 krad/s with an additional function of stable state of polarization transformation

This paper reports on an experiment about a novel method of polarization stabilization. The polarization stabilizer proposed here has an additional function of polarization transformation from any state of polarization into any others. The particle swarm optimization is introduced as a control algorithm in the process of either searching or endless tracking. The tracking speed of the stabilizer is obtained up to 12.6~krad/s by using hardware we have in the laboratory, which means that we can achieve a higher speed practical polarization stabilizer if we have faster hardware.     

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。