基于立体视觉与光流融合的运动目标检测

针对摄像机与被检测目标同时运动时的目标检测问题,提出一种立体视觉与光流融合的运动目标检测算法。结合立体视觉技术设计了光流与自运动估计模型,运用车辆的运动信息和场景的深度信息估计因摄像机运动产生的自运动光流;采用多分辨率细化的Horn算法估计场景的混合光流;对混合光流和自运动光流进行差分运算,剔除背景中静态目标的运动干扰。经过一系列形态学滤波处理获得运动目标完整区域,依据光流的连通性对运动目标标号,并确定位置信息。以典型的交通场景为对象进行分析,实验结果表明该算法能有效地检测出动态背景下的运动目标。     

一种用于计算三维视觉测量中线结构光平面的新型算法

介绍了一种基于线结构光的机器视觉测量系统的光平面计算方法.该方法采用图像减影来获取光条图像,利用Steger算法提取图像中的亚像素光条中心点,再用正交直线拟合法计算图像坐标系下的光条直线方程.通过靶标特征点的世界坐标和交比不变性,计算线结构光在靶标平面上的世界坐标点,并将这些坐标点用正交平面拟合法计算得到光平面方程.为了提高整体准确度,本文对算法进行了细节优化,给出了标定系统的设计方案和实验过程.实验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和较高的准确度.     

一种高精度线结构光视觉传感器现场标定方法

针对现有线结构光视觉传感器标定方法存在的局限性,提出一种不需要求解光平面标定点的标定方法.根据光条图像求解平面靶标上光条在摄像机坐标系下的Plücker矩阵.在视觉传感器前合适位置将平面靶标摆放多次,联立所有光条空间直线的Plücker矩阵,求解光平面在摄像机坐标系的平面方程.最后通过非线性优化方法得到光平面方程在最大似然准则下的最优解.在标定过程中,所有光条点都参与光平面参数的计算过程,因此该方法标定结果精度高、稳健性强.实验证明,与现有方法相比该方法标定精度提高30%左右.     

基于单目视觉的静止目标定位方法

以无人机感知与避障为背景,提出了基于运动的单目视觉测距方法.选择摄像机运动过程中在不同位置对同一目标获取的两幅图像,然后利用尺度不变特征变换算法对所选图像进行特征检测和匹配,通过分析同一目标特征点在两幅图像中不同成像位置的变化,结合无人飞行器自身的运动参数,求解出无人飞行器与障碍目标之间的位置信息.采用该方法对不同位置的目标进行定位实验,结果表明该算法的测量精度和时效性可以满足实际避障的要求.     

基于光流反馈的单目视觉三维重建

提出一种基于光流反馈的单目视觉三维(3D)重建方法,实现对场景快速、准确的3D立体化建模。由帧间光流场建立更为稳健的同名像点匹配关系,同时运用五点算法估计摄像机的相对位姿,以构建稀疏点云和初始网格。从运动视觉分析的角度寻求多视重构的求解方法,将重建模型反馈至重建过程,用各视图像的偏差驱动模型变形。将粗略、不准确的原始网格曲面经过致密的非刚性变形,调整至精确的曲面。在统一计算设备架构下,利用图形处理器对光流算法进行并行加速,显著提高了重构算法运行的实时性。室内真实场景下的重建结果证明了所提算法的可行性与准确性。     

基于线结构光的双目三维体积测量系统

针对工业应用中工件的体积测量问题,设计了一个基于双目立体视觉原理的体积测量系统。线结构光投射到被测物表面产生变形的激光条纹,精确提取光条中心线,利用极线约束实现左右图像特征点匹配;根据双目视觉原理,由光条图像坐标计算出其在相机坐标系下的三维坐标,完成三维重建;将相机坐标系下的三维点云转换到理想的世界坐标系下,经过积分计算得到被测物体积。采用该系统对不规则棱锥实现三维重建,并完成体积测量。实验结果表明该方法具有一定的可行性和有效性,在工业检测领域有较好的应用前景。     

基于动态目标建模的粒子滤波视觉跟踪算法

提出一种根据场景变化动态建立目标模型的粒子滤波视觉跟踪算法.该方法首先选择简单且具有互补性的特征描述当前图像,并统一采用直方图法对这些特征进行建模;然后在粒子滤波框架下,根据巴塔恰里亚测度评价各个目标特征和背景特征之间的可区分程度,动态调整特征间的置信度;并对各个特征似然函数的噪音参量进行在线估计和更新,使其似然函数的度量标准达到统一.分析和实验表明,该算法性能优于仅仅采用多特征融合进行粒子滤波视觉跟踪的方法,对摄像机运动、混淆干扰、遮挡及目标外观大小的改变具有更强的鲁棒性.     

基于光流估计和自适应背景抑制的弱小目标检测

针对复杂云背景下的弱小目标探测,提出了一种基于光流估计和自适应背景抑制相结合的弱小目标检测算法.首先根据红外图像中云的移动规律,对云背景下的红外图像进行光流分析,提取运动云区.在光流场的计算中结合了云运动的特点以及光流方程的两个约束条件,对传统的基于梯度的光流法予以改进.同时发现移动云区对目标探测的影响较大,为了抑制移...     

一种基于平面靶标的全自动标定方法

摄像机的快速高精度标定一直是视觉测量中亟需解决的主要问题,目前针对不同的摄像机成像模型有多种标定方法。提出了一种基于圆形标记点以及极径、极角的棋盘格角点排序算法,实现了单目和多目摄像机的高精度全自动标定。通过实验验证了该算法对于不同位姿标定图像的有效性和稳健性,实验结果表明改进后的标定方法既保证了摄像机的标定精度,又提高了标定的自动化程度,可以广泛应用于机器视觉中的单目和双目摄像机的标定。     

用取摄像机定位的单目视觉方法研究

利用单目视觉法确定摄像机相对于被测点的聚焦位置的方法,提出子一种新的能量谱－熵函数图像聚焦锋利性测度评价函数以及新的单目视觉测量方法,即将单目视觉方法中的离焦法和聚焦法结合,进行聚焦位置的测量。并给出了用于摄像机定位的单目视觉离集法和聚焦法的计算模型。实验验证结果证明了算法的稳定性和可靠性。     

基于机器视觉的移动工件抓取和装配的研究

针对工业生产线上某产品上下盖自动装配的问题,运用运动控制理论与机器视觉相结合,搭建了一套模拟工业生产线产品装配系统。首先利用工业相机对进入视场的工件进行单帧图像采集,获取图像数据;然后利用OpenCV对数字图像进行处理,包括中值滤波、阈值分割、孔洞填充、边缘提取来获取数字图像的特征;之后通过质心法结合矩形拟合计算出工件的质心坐标和偏转角度;最后引导六轴机械臂抓取产品的时候能根据图像处理结果进行纠偏和补偿。该系统采用平面棋盘格标定板对工业相机进行了标定,并且在线进行了验证,实验结果表明,工件抓取和装配成功率为100%,满足工业现场的装配精度要求。     

Analog Integrated Circuit for Motion Detection against Moving Background Based on the Insect Visual System

A network for displaying the velocity signal of a target edge which has larger velocity than the background was proposed and designed based on an insect visual system. In the insect visual system, the velocity signals generated by the background are inhibited by the signals generated by averaging the velocity signals from each cell and can only display the velocity signals of the target. The proposed network was constructed with simple analog circuits. The measured results of the test chip fabricated with the 1.2$mUm complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) process showed that the edge detection circuit inserted to the first stage of the proposed network can detect the edge position. It was apparent from the measured results of the test circuit constructed with discrete metal-oxide-semiconductor (MOS) transistors that the proposed unit circuit constructing the network can generate the velocity signals by inputting the edge signals. The results with the simulation program with integrated circuit emphasis (SPICE) showed that the proposed network can only display the velocity signals of the target edges but not those of the background. Thus, it was clarified that the various motion directions of the target can be detected independent of the background by using the proposed network.     

基于多级跟踪队列的运动目标跟踪遮挡处理

针对多目标跟踪过程中存在的遮挡问题,提出了一种固定摄像机场景下的多目标实时跟踪算法.提出基于鬼影判别与背景模型选择更新的背景差法检测运动目标,建立一种融合色度与边缘特征的目标模型.通过定义稳定跟踪队列、临时跟踪队列、跟踪丢失队列以及候选跟踪队列等跟踪器队列,提出基于多级关联匹配的策略实现多目标跟踪遮挡处理,针对新目标、...     

一种单双目视觉系统结合的三维测量方法

在投影栅相位法的单日和双目三维测量结构的基础上,提出了一种单双目结合的三维测量方法.采用双目测量系统的架构,对两相机的公共区域使用双目的方法进行复现,同时分别将两个相机与投影仪组成两个单目测量系统,通过标定的统一可以将两者的世界坐标系统一到一个共同的基准上,利用单目的测量结果对双目测量的哪缺失区域进行填补.在对石膏头像的测量中,利用该方法避免了双目测量中在鼻梁附近出现的数据丢失.在保证双目复现区域精度的基础上,该方法有效地改进了测量结果的完整性.     

一种视频运动目标精确分割新算法

针对视频图像中单个运动目标的分割问题,提出了一种基于Kirsch边缘算子的视频运动目标分割算法,该算法将Kirsch算子检测到的边缘作为主分割信息,运动矢量场作为次要分割信息。首先利用双重尺度的运动矢量场进行累加和滤波处理来获得辅助分割信息;然后将Kirsch算子的模板分解为差值模板和公共模板以提高边缘的抗噪性;最后用自适应状态标记的方法将边缘信息和运动矢量信息相融合来准确地分割运动目标。实验结果表明该方法分割比较精确。     

A Moving Pseudo-Boundary MFS for Three-Dimensional Void Detection

We propose a new moving pseudo-boundary method of fundamental solutions (MFS) for the determination of the boundary of a three-dimensional void (rigid inclusion or cavity) within a conducting homogeneous host medium from overdetermined Cauchy data on the accessible exterior boundary. The algorithm for imaging the interior of the medium also makes use of radial spherical parametrization of the unknown star-shaped void and its centre in three dimensions. We also include the contraction and dilation factors in selecting the fictitious surfaces where the MFS sources are to be positioned in the set of unknowns in the resulting regularized nonlinear least-squares minimization. The feasibility of this new method is illustrated in several numerical examples.     

一种新的角点角度快速估计方法

在计算机视觉领域中角点特征的提取具有相当重要的地位。角点的角度是衡量角点特征的一个极为重要的指标 ,常作为阈值决定角点的取舍。文中提出一种新的角点角度估计算法 ,算法中通过对角点边缘链码采用不同的方差的高斯函数进行卷积 ,得到角点位置的偏移 ,并给出由此偏移量计算角点角度值的公式。此算法具有较小的计算量。实验证明此算法在一定场合下能有效地完成对角点角度的估计。最后给出了估计的误差分析。     

Moving archetypes

We introduce a variation of the statistical method archetypal analysis (Cutler and Breiman, 1994) that tracks moving structures, such as traveling waves or solitons, in a data set. By using this method the traveling part of the motion is separated from the stationary (or semi-stationary) pattern.