基于特征角点的目标跟踪和快速识别算法研究

提出了一种基于特征角点的目标跟踪、识别方法,其运算效率较高,且角点不易丢失。从对基于灰度的角点提取方法和基于边缘的角点提取方法的比较入手,提出建立新特征模型的必要性。随后给出了一种既能提高运算效率又能简化跟踪模型的特征角点法。选取了飞行速度为300m/s的某战机序列共11帧连续图像作为处理对象,通过在主要配置为Pentium 4、80G内存计算机的、Matlab2006a软件的环境中进行仿真,算法的运算速度可达0.7s,与其他跟踪算法相比跟踪速度较快,表明该方法是一种简洁有效的目标跟踪识别方法。     

应用角点匹配实现目标跟踪

角点特征是图像的一个重要局部特征,因其具有计算量小、匹配简单以及旋转、平移、缩放不变的性质,而在图像配准与匹配、目标识别、运动分析、目标跟踪等应用领域都起着非常重要的作用。本文提出了一种新的基于角点特征的向量匹配方法,该方法利用Harris算子检测出目标角点,通过角点的矩特征形成目标的特征向量,最后通过对序列图像的目标特征向量进行匹配来实现目标跟踪。此算法在一般情况下能匹配80%以上角点,在遮挡情况下仍能正确匹配70%左右,处理速度达到20 frames/s,满足了实时要求。实验结果证明此方法可有效地抵御目标的变形和遮挡情况。     

角点检测不确定度评定方法

 提出一种评定角点检测不确定度的新方法。建立了一个像素强度不确定度数学模型,该数学模型在像素强度不确定度与像素强度和图像梯度之间建立了联系。给出了实现角点检测不确定度评定的具体方法：首先利用像素强度不确定度数学模型估计每个参与角点检测的像素的强度不确定度,然后再用蒙特卡罗方法估计出角点检测的不确定度。以经典SUSAN角点检测算子为例,对文中提出的角点检测不确定度评定方法进行了验证。实验结果表明,使用该方法能准确地估计出角点检测结果的不确定度。     

基于方向预估计的边界跟踪算法

 为了实现多目标轮廓高效跟踪,提出了基于方向预估计的边界跟踪算法。研究了多目标轮廓模型表达以及轮廓初始点选取方法,为多轮廓跟踪提供模型依据。定义了4方向操作模板和方向矩阵实现轮廓走向的估计,通过定义权重矩阵避免轮廓跟踪算法进入搜索陷阱,提高算法的鲁棒性。对多组头部MR图像进行实验,结果表明,在同等边界数据情况下,新算法跟踪效率较变窗爬虫跟踪算法和传统跟踪算法平均提高约21%,鲁棒性明显增强。     

基于分形几何边界提取的图像跟踪方法

为了满足现代武器装备对图像跟踪系统的实时性和跟踪可靠性的双重要求，针对武器装备所跟踪目标的特点，将基于分形几何的边界提取方法用于图像跟踪系统，提出了一种基于运动区域和边界图像的目标跟踪方案。文中的边界提取方法不仅能提取出目标的轮廓，还能较好地保留其内部细节，这样通过模板匹配得到的最佳匹配位置更加可靠。同时，基于运动区域的边界提取，尤其是对于远景的目标跟踪大大减少了计算量。此外，在利用边界图像进行匹配的基础上，采用了自适应模板更新策略，目的是尽可能地克服形变、光照等影响，使跟踪过程准确可靠。仿真实验表明，该方法运算量小，能满足武器装备实时性要求。     

一种可见光成像的目标检测跟踪方法

在末制导成像阶段目标占据视场的大部分面积,形状信息丰富,这时对目标体上某一固定点的稳定跟踪成为最主要的需求。针对图像灰度过于集中目标难于提取的问题,在图像预处理阶段提出了依据概率统计的图像灰度均衡的方法;为解决图像边角点的快速检测问题,提出了图像二维投影和滑动卷积相结合的方法;最终为实现快速稳定的跟踪,提出了依据角点匹配的形心跟踪方法。根据此算法的特点研制了FPGA+DSP的硬件平台,充分利用FPGA的并行流水特性和DSP的逻辑运算特点,能快速检测到目标形心和进行稳定地跟踪,验证了方法的有效性和实用性。此方法应用在某课题上,跟踪效果良好,为试验的圆满成功提供了保障。     

一种改进的SUSAN角点提取方法

针对基本SUSAN算法存在漏检测、处理速度慢以及容易产生伪角点等问题,提出了一种改进的SUSAN角点提取算法。首先对图像的像素点按边缘点、内部点和背景点进行分类,在此基础上只对边缘点进行SUSAN算法处理,然后检查已经提取到的所有角点,剔除同一区域范围内的伪角点,从而实现对大部分角点的快速、准确提取。实验结果表明,该算法的运算速度比改进前提高约一倍,能够较准确地检测到目标角点。     

基于曲率多尺度的高精度角点检测

为了提高角点检测的精度,满足算法的稳定性与实时性,提出了一种基于曲率多尺度和局部迭代的亚像素角点检测算法。首先基于Canny算子和自定义边缘跟踪算法检测目标轮廓,然后利用多尺度曲率多项式得到像素级的角点,最后以像素级角点为中心,利用向量正交性原则,采用迭代算法及双线性插值得到子像素级角点。实际测试表明:该方法检测效率高,提取到的角点稳定,精度可以达到0.2pixel,可满足实际应用中的实时、高精度要求,目前已成功地应用于嵌入式机器视觉工业现场。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

一种凹凸边界上特征点的提取方法

提出了一种新方法用于提取用于匹配计算的可靠特征点——凹凸(ridges/troughs)边界上的特征点：沿凹凸边界上的高曲率点,凹凸边界线的交叉点以及图像表面上的最小值点.实验表明,与传统的沿阶跃边界提取特征点的方法相比,该算法提取出的特征点可靠性更高,大大减少了误匹配率.在凹凸边界点检测阶段,只需要对图像扫描一遍即可,而凹凸边界交叉点和高曲率点的提取要消耗更多的时间.因此本方法可用于对特征点可靠性要求很高但数量需求不大的情况.     

基于灰度差异几何特征的角点检测

为了能在模糊或有噪声的图像中直接检测角点,提出了一种对比多尺度下灰度差异几何特征和搜索局部灰度最大权值的角点检测方法。该方法根据图像中角点位置的灰度差异,采用多尺度圆形检测器遍历图像,对比不同尺度下检测器所得到的几何参数来初步确定角点位置并剔除边缘附近的伪角点;根据局部灰度权值最大原则去除由于圆形检测器的离散性而聚集在真角点周围伪角点,并确定角点的最终位置。实验结果表明,相对于传统算法,该方法能够在对噪声或模糊图像不做预处理的情况下检测出角点。     

一种用于跟踪精度检测的动态目标模拟器设计北大核心CSCD

光电搜索跟踪系统是战场态势感知、信息获取、目标捕获、跟踪定位等武器装备的核心光电设备,其跟踪精度是表示光电搜索跟踪系统作战能力的关键参数。针对该参数的需求,提出了一种基于OLED发光的平行光管阵列式目标模拟器设计方案,其动态目标模拟角速度范围为1°/s~100°/s,角度定位精度为0.8″。对动态目标模拟器的角速度模拟进行了分析,得出角速度模拟的相对扩展不确定度可达0.6%~0.8%。     

基于分布源边界点法的局部近场声全息技术

为了克服基于分布源边界点法的近场声全息技术在小全息孔径条件下造成的重建误差问题,提出了基于分布源边界点法的局部近场声全息技术.该技术运用分布源边界点法,采用测得的较小全息面上的声压数据来外推较大全息面上的声压数据,然后用外推的数据进行全息重建.仿真和实验结果验证了采用该技术在小全息孔径条件下进行声源局部重建的有效性.     

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。     

激光供能无人机的一种优化跟踪算法

航天事业的发展以及新能源技术的开发,使得小型电动无人机在现代战争、科学研究等方面具有较高的应用价值。激光无线能量传输技术能有效解决小型电动无人机续航时间短的问题,极大提高了无人机的工作能效。以无人机激光供能系统结构原理为基础,针对小型电动无人机激光无线供能的特点,提出了一种最大功率点优化跟踪方法:即采用恒定电压法（CV法）和萤火虫算法（FA法）相结合的优化控制算法,在激光投射到无人机上的光伏电池板上后,通过对无人机激光无线充电过程中最大功率点的跟踪,提高激光利用率及充电稳定性。并且通过数值仿真,验证了所提算法的准确性和适用性。     

基于数学形态学的弱点状运动目标的检测

提出了一种新的基于数学形态学的红外图像序列中弱点状运动目标的非参数检测算法。采用数学形态学抑制背景杂波干扰和增强目标,用沿时间轴投影和二维空域搜索代替复杂的时空三维搜索形成组合帧,然后在每条可能的轨迹上将进行目标能量累加,实现了一种快速检测前跟踪(TBD)检测算法。仿真实验表明:在恒虚警概率条件下,该检测算法能高效地检测信噪比约为2的弱点状运动目标,检测性能对噪声分布不敏感,能精确地得到目标的即时位置和速度信息,适合于实时图像处理和目标探测,具有很高的实用价值。     

Combined Flow Control Strategy Investigation for Corner Separation and Mid-Span Boundary Layer Separation in a High-Turning Compressor Cascade

To comprehensively control the corner separation and mid-span boundary layer (BL) separation, this study proposed and evaluated two new flow control configurations. One is a slotted configuration composed of blade-end and whole-span slots, and the other is a combined configuration with end-wall BL suction and whole-span slot. Additionally, the adaptability of the combined configuration to the lower blade solidity (c/t) condition was verified. The results indicate that both the slotted configuration and combined configuration can eliminate the mid-span BL separation, but a better reduction in the corner separation can be observed in the combined configuration. The two configurations can remove the concentrated shedding vortex and reduce the passage vortex (PV) for the datum cascade, but the wall vortex (WV) will be generated. By contrast, the combined configuration has weaker WV and PV than the slotted configuration, which contributes to further reducing the corner separation. In the combined configuration with a c/t of 1.66 and 1.36, the total pressure loss is reduced by 38.4% and 42.1%, respectively, on average, while the averaged static pressure rise coefficient is increased by 16.2% and 17.6%, respectively. This is advantageous for enhancing the working stability and pressure diffusion capacity for compressors. Besides this, the combined configuration with lower c/t can achieve a stronger pressure diffusion capacity and smaller loss than the higher c/t datum cascade. Therefore, the combined configuration is advantageous to the improvement of the aero-engine thrust-to-weight ratio through decreasing the compressor single-stage blade number.     

Quantum properties near the instability boundary in optomechanical system

The properties of the system near the instability boundary are very sensitive to external disturbances, which is important for amplifying some physical effects or improving the sensing accuracy. In this paper, the quantum properties near the instability boundary in a simple optomechanical system have been studied by numerical simulation. Calculations show that the transitional region connecting the Gaussian states and the ring states when crossing the boundary is sometimes different from the region centered on the boundary line, but it is more essential. The change of the mechanical Wigner function in the transitional region directly reflects its bifurcation behavior in classical dynamics. Besides, quantum properties, such as mechanical second-order coherence function and optomechanical entanglement, can be used to judge the corresponding bifurcation types and estimate the parameter width and position of the transitional region. The non-Gaussian transitional states exhibit strong entanglement robustness, and the transitional region as a boundary ribbon can be expected to replace the original classical instability boundary line in future applications.     

强背景下模糊闪烁成像目标探测与跟踪

 强背景下空中运动目标主要表现为边缘残缺、模糊,甚至出现闪烁、间断等复杂成像特性,这成为制约目标探测和成像跟踪的瓶颈问题。结合跟踪过程反馈信息来确定目标点扩展函数,利用一种新的Ben-Ezra图像复原模型,解决了目标运动模糊的图像复原问题;采用基于特征伴随值的相似性判断方法,构造联结机制的联想网络模型,来解决目标闪烁和残缺特征的联想问题。对提出的方法进行了图像序列的仿真,取得了较好的实验结果。