基于拟牛顿和遗传算法的三维人脸建模

用网格重采样算法和点变形技术把不同人脸纹理全景图进行标准化,实现三维人脸的像素级对齐;根据在不同姿态下用拟牛顿法优化目标函数优化速度的不同和提取的人脸特征点精确计算出输入图像中人脸的姿态;确定三维人脸模型在此姿态下的可见点,最后利用改进的实数遗传算法进行匹配计算,建立完整的三维人脸模型。实验表明,此算法能实现三维人脸像素级的精确对齐,快速的精确计算输入图像中人脸的姿态,减少优化参数,简化目标函数,提高模型匹配效率和重构精度,缩短匹配时间。     

基于Lucas-Kanade算法的最大Gabor相似度大姿态人脸识别

在人脸识别科学研究和实际应用领域中,大角度姿态是影响人脸识别结果的主要因素之一,成为限制人脸识别技术进步的难点,而姿态的校正归一化是解决该问题的常用手段。首先通过加权的LK(Lucas-Kanade)算法得到侧脸块和对应正脸块的仿射变换参数,基于最大Gabor相似度寻找校正人脸姿态的最优参数。然后,以每一人脸块最优参数得到的平均Gabor相似度作为这一块人脸的识别权重,可以增加大姿态人脸识别的精度和稳健性。在FERET人脸数据库中进行了实验,当水平偏转角度为45°时,准确率达到97.3%,证明本文提出的以最大Gabor相似度作为加权LK算法参数提取的依据是有效的,得到的最优参数具有较好的光照无关性,而将平均Gabor相似度作为识别权重,有助于使算法的应用更加稳健和有效。     

基于OpenPose的人体睡姿识别实现与研究

采用基于OpenPose的单人姿态估计算法以及多人姿态检测算法,将摄像头采集到的人的睡眠图像进行处理,实现对人脸的关键点的定位,人手的关键点的定位以及人体身体的各个关节点的定位;采用基于人体关键点提取的睡姿识别算法来判断人体的睡眠姿态——左侧卧、右侧卧、仰卧以及俯卧.实验结果表明本文采用的方法能够较好地适应复杂的背景,并且具有较高的识别准确率以及运算速率,识别准确率可达92.5%,而运算速率可达每秒9.8帧.     

一种抗姿态与表情变化的三维人脸识别方法

为了提高人脸在姿态和表情变化下的识别率,结合局部平面距离(DLP)对曲面局部凹凸性优良的判断能力,提出了一种采用人脸的等距不变表示形式来匹配的人脸识别方法。首先,对深度摄像头采集到的深度图像进行距离约束、位置约束、转换等操作,得到干净完整的三维人脸,利用三维人脸上每一点DLP值确定鼻尖点,利用聚类的思想确定鼻根点;其次,采用改进的快速推进算法计算人脸的测地距矩阵,设置阈值并切割出有效的人脸区域;最后,计算有效的人脸区域的高阶矩特征,作为人脸的特征向量进行匹配。实验结果表明,对于不同的数据库,本文算法的识别率接近97%;将本文算法与基于轮廓线特征的人脸识别算法以及基于Gabor特征的人脸识别算法进行比较,其识别率分别提高了14.1%和8.3%,同时有着较高的运算效率。     

一种高效的人脸三维点云超分辨率融合方法

三维人脸识别技术是当前研究和应用的热点。提出了一种专门针对人脸的三维点云融合方法,通过人脸检测、人脸姿态校正、点云对准和三视点投影等步骤实现三维点云超分辨率融合。实验结果表明,该方法可提高点云的分辨率,降低噪声的干扰,消除孔洞,能较好地重构人脸表面,能大幅度地降低融合的计算复杂度,提高融合的效率。     

基于对称变换的人脸图像眼睛定位方法

利用图像灰度分布的特性,从计算对称值的角度出发,利用梯度对称变换,实现了一种自动定位人脸图像中眼睛的算法。经计算机模拟实验表明,它对一定程度的背景干扰以及光照的变化不敏感,对正面人脸且在眼睛张开的情况下,对称变换的定位准确率可以达到95%以上。     

基于T分布混合模型的多光谱人脸图像配准

为了降低多光谱人脸图像中出现的非刚性形变、噪声和离群点等因素对配准结果的准确性和稳健性的影响,提出一种综合考虑特征点的空间几何结构和局部形状特征两方面信息的多光谱人脸图像配准方法。所提方法首先通过基于内部距离的形状上下文描述子来表述点集的局部特征信息,建立可见光和红外图像相似性测度函数。然后利用Student′s-T分布混合模型来表示图像特征点集配准过程中变换模型估计问题,并采用期望最大化算法对模型进行求解。仿真数据表明在点集存在非刚性形变、噪声和离群点的情况下,所提方法仍可以实现点集间的精确配准。可见光和红外人脸真实图像数据表明所提方法的平均匹配误差和运算效率都优于对比算法,配准融合后的多光谱人脸图像可以提高后续的人脸检测和识别性能。     

基于增强型点对特征的三维目标识别方法

针对基于原始点对特征的三维目标识别算法中存在的内存浪费、效率不高的问题,提出了一种基于增强型点对特征的三维目标识别算法。通过在原始点对特征的第4个分量上乘以一个符号函数,得到了一种区分性更强的点对特征,消除了原始点对特征存在的二义性。考虑到待识别目标三维模型存在的自遮挡,利用点对之间的视点可见性约束,剔除了目标三维模型哈希表中存在的大量冗余点对,节省了内存开销并提高了三维目标识别算法的识别准确率和效率。在开放数据集和实际采集的数据集上的实验结果表明,与基于原始点对特征的算法相比,所提三维目标识别算法在识别准确率和效率上都有一定程度的提升。     

基于生成对抗网络的短波红外-可见光人脸图像翻译

提出一种用于短波红外人脸图像与可见光人脸图像翻译的改进CycleGAN框架。基于CycleGAN框架,新增了损失函数计算通路并设计了新损失函数。建立数据集并通过实验调整模型参数,改进模型在人脸图像上的翻译效果,有效克服光谱特性不同带来的图像模态差异,提升了图像的可观察性。在自建数据集上进行实验验证,将所提框架与其他常用框架从主观评价、FID(Fréchet inception distance)及识别准确率三个方面进行比较。结果表明,所提框架提升效果明显,更好地保持了原目标的结构特征,有效提升了图像翻译结果的可观察性和识别准确率。     

数字图像相关技术的综合算法及其在断裂力学中的应用

鉴于散斑图的随机噪声和相关搜索运算过程仍是当今影响相关图像技术所获结果精度与计算速度两大有待研究解决的主要问题,提出一种基于小波变换、序惯相似度检测和统计相关算法三者相结合的新算法。其基本原理是应用小波变换对变形前后的散斑图进行滤波平滑处理;利用序惯相似度检测算法进行粗搜索,找到可能的匹配点;在可能的匹配点应用统计相关法进行细搜索,最终找到匹配点的位置。基本实验、计算和应用表明,这种算法在消除噪声和提高运算速度等方面,取得了良好的效果。     

基于灭点理论的目标姿态角单站测量

提出了一种基于灭点理论的目标姿态角单站测量方法,利用单台光测设备的参数信息和目标在图像上的灭点位置计算目标特征直线的方向,从而获得目标的姿态信息。同时给出了灭点精度评价指标,可作为姿态测量精度的评价标准和加权融合时的权重因子。通过模拟实验和实物实验验证了方法的可行性和准确性。该方法与中轴线法测量偏差均值为0.2,表明所给出的方法对类柱状目标的姿态测量具有精度高、易于实现的特点。     

基于WSSRC单样本人脸识别及样本扩充方法研究

由于传统的SRC方法的实时性不强、单样本条件下算法性能低等缺点,提出了融合全局和局部特征的加权超级稀疏表示人脸识别方法(WSSRC),同时采用一种三层级联的虚拟样本产生方法获取冗余样本,将生成的多种表情和多种姿态的新样本当成训练样本,运用WSSRC算法进行人脸识别分类。在单样本的情况下,实验证实在ORL人脸库上该方法比传统的SRC方法提高了15.53%的识别率,使用在FERET 人脸库上则提高7.67%。这样的方法与RSRC 、SSRC、DMMA、DCT-based DMMA、I-DMMA相比,一样具备较好的识别性能。     

基于环形光束整形的衍射光学元件的精确设计

提出一种改进的Gerchberg-Saxton(G-S)算法,实现了基于环形光束的衍射光学元件的精确设计。所提算法可以确保输出平面上有小的采样间隔,起到了抑制散斑的作用;与未采用散斑抑制的常规的改进G-S算法相比,所提算法得到了更高性能的均匀光斑;仿真结果和实验结果一致。     

逼近积分点数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法

为了在保持滤波定轨精度不变的条件下提高定轨计算的实时性,提出一种新的逼近积分点个数下限的五阶容积卡尔曼滤波定轨算法.首先,采用一种数值容积准则对非线性函数的高斯加权积分进行近似,该准则所需的积分点个数仅比五阶代数精度容积准则积分点个数的理论下限多一个积分点,并在贝叶斯滤波算法框架下推导出本文算法的更新步骤.然后,给出实时定轨所需的状态方程和量测方程,在状态方程中考虑了J2项引力摄动和大气阻力摄动,在量测方程中利用坐标系转换推导了轨道状态与测量元素之间的非线性关系.仿真实验结果表明,本文所提算法在定轨精度方面与已有的五阶滤波算法相当,但所需的积分点个数最少,计算实时性最高,从而验证了本文算法的有效性.     

基于稀疏光流法的ORB特征匹配优化

针对图像特征误匹配数量大的问题，提出一种基于稀疏光流法的ORB图像特征点匹配算法。对特征点进行暴力匹配得到初始匹配点集，利用稀疏光流法计算特征点运动向量，估计出特征点在待匹配图像中的二维坐标位置，剔除偏离估计位置较远的特征点匹配对，最后利用随机抽样一致算法进行几何校验进一步优化匹配结果，达到剔除误匹配的效果。实验结果表明:该算法相较于ORB算子、SIFT算子、SURF算子准确率平均提升了21.6%，较RANSAC-ORB算法准确率平均提升了2%，且该算法对图像光照变换、视角变换、模糊变换、旋转和缩放变换和光照变化具有较好的通用性。     

一种多目标QR码图像快速校正方法

随着信息物联网的发展,快速响应(QR)码的应用越来越多样化。传统单个QR码的识别和应用已不能满足现有需求,因此提出一种多目标QR码的校正方法。对图像进行二值化,利用QR码自身符号特征进行定位,结合连通区域标记算法对图中的多个QR码进行分割。接着利用轮廓跟踪获得QR码探测图形边界,并利用几何关系获得探测图形上的3个顶点。根据探测点和3个顶点的关系,获得第4个顶点,最后用逆投影变换依次对每个QR码进行校正处理。使用C++语言实现算法,并用Zbar对校正后的QR码进行识别测试。实验结果表明,所提算法能够实现对多目标QR码的快速校正,识别率高,且能克服不同光照、背景干扰影响,具有较好的稳健性。     

基于改进UKF的加油机位姿预测方法

针对无人机自主空中加油保持阶段加油机位姿跟踪精度不高的问题,提出了一种改进UKF（无损卡尔曼滤波）预测方法。建立了视觉导航系统模型,利用Harris算法检测角点,并用RANSAC（随机序列一致性）算法进行角点匹配。将历史预测数据引入当前时刻UKF预测值,并通过匹配角点所得姿态观测值对改进UKF预测值进行修正,从而实现加油机姿态的高精度预测。仿真结果表明,改进UKF在遭遇突发强干扰时姿态预测性能明显优于标准UKF,所预测误差小于5.8%,满足空中加油精度要求。该算法避免了强干扰引发的预测出错,有效抑制了突发干扰。     

基于数字图像处理技术的人脸检测算法研究

为了提高人脸检测的准确性及检测速度,需要对基于数字图像处理技术的人脸检测算法进行研究。使用当前方法进行人脸检测时,需要提取脸部特征数目较多、检测速度过慢,降低人脸检测效率。为此,提出一种基于数字图像处理技术的人脸检测算法。该方法首先获取人脸数字图像,通过拉开数字图像的灰度间距,使数字图像灰度均匀分布,进而提高数字图像对比度,使图像更加清晰,再通过Wiener维纳滤算法对处理后的数字图像进行图像平滑去噪,在此基础上使用Robert边缘检测算子方法对数字图像人脸边缘每个像素点检测,得到数字图像中人脸边缘的基本图像,将其输入到计算机数字图像处理系统中进行识别检测。实验仿真证明,所提算法在检测速度及准确性等方面具有明显的优势。     

高维正交子空间映射的尺度点云配准算法

为了解决三维点云在无序、数据被遮挡以及噪声干扰情况下的配准问题,提出了一种高维正交子空间映射的尺度点云配准算法。根据能量-功率的比值,对待配准点云进行等比例放大,完成仿射配准。在点云无序、数据被遮挡、尺寸放缩以及噪声干扰的情况下,所提算法与经典ICP(Iterative Closest Point)算法的配准精度相当。与经典ICP算法相比,所提算法对Bunny点云数据的配准效率提高了98%,对Dragon点云数据的配准速度至少提高了20倍,且在对大尺度Dragon点云数据的配准中,所提算法的配准时间比经典ICP算法短6210.4 s,配准精度也高于其他算法。所提算法不会陷入局部最小值,在快速精确配准和稳定性方面有明显的优势。     

智能化交互人体表面特征点三维运动轨迹检测技术的研究

人体表面特征点三维空间坐标的实时监测是实现自然高效、非接触的智能化人机交互的关键技术。算法在提取肤色区域外轮廓的基础上,依据手指和手势的多种形状约束特征实现指尖定位。基于Adaboost算法确定人脸区域,针对是否佩戴强干扰性眼镜,采用不同的灰度及空间结构特征实现人眼中心的准确定位。对左右内眼角点或是黑框眼镜内框曲率点进行改良性的光流跟踪。通过多尺度逐级定位算法提升特征点的定位精度。基于双目立体视觉原理实现特征点的三维空间坐标重构,并依靠三维信息反馈有效重启跟踪错误的光流算法。算法将特征与统计方法相结合,通过多尺度以及多信息(灰度、色调、空间结构、三维)的综合运用,相对于传统算法进一步提升了算法的时间处理效率和复杂背景中多状态下(强干扰佩戴物、较大角度的姿态变化、遮挡、光照)目标特征点的检测正确率。