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基于散斑相关光流场与相位奇异的位移测量

基于散斑相关光流场与相位奇异的位移测量

作者：肖飞山东师范大学

学位级别：硕士

微位移测量是光学测量中的一个重要领域,在工程在线检测、精密设备加工、细胞生物测定等各种不同的领域都有很重要的应用。微位移测量技术水平的高低直接影响着各个领域技术水平的发展。有关微位移测量的方法有很多种,但是随着技术的进... 详细信息

微位移测量是光学测量中的一个重要领域,在工程在线检测、精密设备加工、细胞生物测定等各种不同的领域都有很重要的应用。微位移测量技术水平的高低直接影响着各个领域技术水平的发展。有关微位移测量的方法有很多种,但是随着技术的进步,测量方法也需要不断的改进。本文主要针对微位移测量的方法进行研究和改进,主要内容概括如下:(1)本文介绍了光流场的基本理论,明确了光流的基本等式,然后我们引入时间维度,得到了光流的新等式,对此公式进行变形后,我们得到了运动场、条纹频率与离面变形相位之间的关系式。我们根据数字散斑相关测得运动场的水平和竖直位移量,根据窗口傅里叶变换得到条纹频率,就可以求出离面变形相位,进而求出离面位移。利用该算法进行模拟实验,并将实验结果和理论值进行比较,论证了该方法的可行性。(2)本文研究了小波变换的基本理论,我们把morlet小波函数作为小波基函数,利用它的极化分析能力,构造相位为零的相位奇异点图,根据变形前后相应相位奇异点间的距离来计算位移。通过模拟实验验证该方法适用于面内微位移测量。(3)鉴于对加载离面变形后形成的散斑图像进行小波变换、构造相位奇异后形成的相位奇异点分布散乱,我们利用基于散斑相关光流场的基本算法对散乱的相位奇异点进行处理,取面内位移的合位移场并与离面变形相位的理论值进行对比,发现二者存在一定的联系,再次证明二维光流与离面位移的相关性。

关键词：光流场散斑相关小波变换微位移测量

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基于光流场的视频运动检测

基于光流场的视频运动检测

作者：徐俊红哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

图像具有简单、明了、直观,让人通俗易懂性质,“百闻不如一见”,“一幅图像胜过千言万语”即是如此。视频图像是由在时间上相关的一序列图像构成,最大的特点是,它的丰富的原始数据、相近帧间的强相关性以及时间域上的动态时变模式等在... 详细信息

图像具有简单、明了、直观,让人通俗易懂性质,“百闻不如一见”,“一幅图像胜过千言万语”即是如此。视频图像是由在时间上相关的一序列图像构成,最大的特点是,它的丰富的原始数据、相近帧间的强相关性以及时间域上的动态时变模式等在很大程度上使运动目标易于检测、分割和识别成为可能。而检测、跟踪出的运动物体不仅在工业上、军事上具有极为重要的应用,而且在一些重要的码头、公共场所、银行、公路车辆监测系统中也有广泛的应用,因此,对视频研究具有重要意义。本文主要针对静态背景下的运动物体,在研究视频图像自身特点的基础上,利用基于中值的最大最小滤波方法对图像进行了滤波;实现了高低阈值的坎尼(Canny)算子;根据八向树链码,对经过形态处理的二值图像采用顺逆时针标注法,提出了一种基于轮廓的图像的填充算法。本文对光流限制方程建模进行了分析;研究并实现了多种运动估计方法,包括基于微分光流方法、基于块匹配光流方法和基于迭代光流方法,并对三种光流进行了分析、比较。本文对蛇形形变的各种算法进行了详尽地研究,着重讨论了传统的蛇形形变和基于梯度矢量流(Gradient Vector Flow,GVF)的蛇形形变算法,并进行了对比研究;改进了基于梯度流蛇形形变分割算法,实现了多尺度梯度矢量流蛇形形变算法。基于霍恩的光流算法和多尺度梯度矢量流,本文设计了一个视频运动检测系统,主要部分包括图像预处理、图像时空融合并填充、图像运动估计、图像蛇形形变处理、图像的背景更新等。最后对光照较为复杂的hall monitor等视频序列中的运动对象进行了检测,并对其结果进行了分析。实验结果验证了文中所采用的各种方法。

关键词：视频运动检测光流场蛇形形变滤波填充图像分割

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基于光流场技术的复杂背景下运动目标跟踪

光电工程 2006年第10期33卷 13-17页

作者：李宏杨廷梧任朴舟李朝晖中国飞行试验研究院陕西西安710089

针对光电经纬仪在飞机起飞着陆段跟踪角速度大、背景复杂的情况,根据小波多分辨率技术,提出利用小波分层组成低频图像金字塔,利用光流技术进行匹配解算,实现由粗到精的特征点匹配跟踪。通过对飞行试验视频图像进行事后自动跟踪试验,结... 详细信息

针对光电经纬仪在飞机起飞着陆段跟踪角速度大、背景复杂的情况,根据小波多分辨率技术,提出利用小波分层组成低频图像金字塔,利用光流技术进行匹配解算,实现由粗到精的特征点匹配跟踪。通过对飞行试验视频图像进行事后自动跟踪试验,结果表明,该算法能够稳定可靠跟踪多特征点目标,具有鲁棒性。

关键词：特征点跟踪图像金字塔小波多分辨率分析光流场目标跟踪

采用光流场运动估计的双树复小波域视频水印算法

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华侨大学学报（自然科学版） 2014年第4期35卷 392-396页

作者：崔壮吕俊白华侨大学计算机科学与技术学院福建厦门361021

提出一种基于光流场的双树复小波变换(DT-CWT)的数字水印算法.首先利用光流信息检测出视频序列的关键帧,然后利用光流场技术对选取的关键帧进行局部区域的运动估计.最后,根据人眼对快速流动物体敏感性弱的特点,将水印信号分块嵌入关键... 详细信息

提出一种基于光流场的双树复小波变换(DT-CWT)的数字水印算法.首先利用光流信息检测出视频序列的关键帧,然后利用光流场技术对选取的关键帧进行局部区域的运动估计.最后,根据人眼对快速流动物体敏感性弱的特点,将水印信号分块嵌入关键帧内快速运动区域.测试结果表明:该算法具有很好的不可见特性,在面对噪声、缩放等恶意攻击时也具有很好的稳定性,同时也具有很好的实时性.

关键词：光流场双树复小波变换运动估计数字水印

基于改进光流场模型的颈动脉管壁搏动位移检测

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基于改进光流场模型的颈动脉管壁搏动位移检测

作者：陈龙云南大学

学位级别：硕士

近年来,随着生活水平的提高,由心脑血管病变引起的各种疾病的发病率正在逐年上升。而临床研究发现,在许多心脑血管疾病发病早期,动脉直径会发生显著变化,从而引发管壁弹性减弱。因此,寻找合适的算法检测血管壁的搏动位移曲线成为了预防... 详细信息

近年来,随着生活水平的提高,由心脑血管病变引起的各种疾病的发病率正在逐年上升。而临床研究发现,在许多心脑血管疾病发病早期,动脉直径会发生显著变化,从而引发管壁弹性减弱。因此,寻找合适的算法检测血管壁的搏动位移曲线成为了预防此类疾病的一个可行研究方向。而目前最常用的超声斑点追踪(SpeckleTracking Image)算法对颈动脉管壁搏动位移的检测精度不够,且准确性严重依赖斑块的选择。为此,本文提出了基于光流场模型改进算法,该算法是在经典Horn光流模型的基础上,根据超声图像成像特点改进而得到的。经典光流估计算法要求图像亮度恒定、位移微小,而临床上采集到的超声图像许多时候并不满足这些要求。因此,本文在经典光流算法的基础上进行改进,引入了 L-K金字塔模型的分层思想和用于剔除不连续点的Hessian矩阵,避免由于超声图像中组织运动不连续而产生的光流计算误差。接下来将改进后的算法与当前超声图像运动检测最常用的斑点追踪算法进行比较,分析改进算法的准确性。临床上采集到的颈动脉图像管壁搏动位移会受到各种干扰影响,无法获得真实的位移曲线,不能直接用于算法的准确性验证。因此本文建立了颈动脉超声仿真模型,仿真出30组声束为16线,扫描频率为1024Hz的脉搏波沿血管壁传播的颈动脉B超序列图像。同时用斑点追踪,Horn光流场模型以及本文提出的改进光流场模型三种算法对该仿真超声图像序列管壁搏动位移进行提取,将得到的结果与理论搏动曲线进行比较,定量的分析几种算法的误差。结果表面,改进光流场模型提取到的管壁搏动位移曲线更加接近理论曲线,检测误差低于10%。在完成仿真验证后,继续用临床颈动脉图像测试几种算法的管壁位移提取效果。综上所述,本文的光流场改进算法提取到的颈动脉管壁搏动位移曲线更加精确,从而能够为临床上心脑血管疾病的早期诊断提供更准确的诊断依据。

关键词：超声检测颈动脉脉动位移光流场超声斑点追踪

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基于块的彩色时变图像光流场计算研究

基于块的彩色时变图像光流场计算研究

作者：徐波西北工业大学

学位级别：硕士

本论文的研究内容系航空基础科学基金支持项目(No.03I53062)的一部分。通过对时变图像(动态图像)的分析来确定三维空间场景(物体)的运动和结构是当前计算机视觉中一个热门的问题。对时变图像的研究,涉及到的一个主要方面就是视觉运动分... 详细信息

本论文的研究内容系航空基础科学基金支持项目(No.03I53062)的一部分。通过对时变图像(动态图像)的分析来确定三维空间场景(物体)的运动和结构是当前计算机视觉中一个热门的问题。对时变图像的研究,涉及到的一个主要方面就是视觉运动分析,这也是计算机视觉的基本问题之一。它研究的是如何从场景的2D图像序列中提取有关物体的结构、位置和运动信息,进而估计出目标物体的3D结构、位置和运动信息。光流场携带了有关物体运动和三维结构的丰富信息,因此对光流场的研究一直被视为是解决视觉运动分析的有效途径之一。本文主要研究彩色时变图像的光流计算理论和方法,重点研究基于区域,也即基于块的方法,实现对光流场的运动估计,为今后针对如何从光流场(或位移场)中获取三维空间物体运动的结构信息的研究打下理论基础。本文首先介绍了光流场的意义和研究现状,其次介绍了运动分析的两种方法,即基于特征的方法和基于光流的方法。其中引入了光流的定义、光流基本方程的不定性以及一些现有的约束方法。并比较了现有的基于块匹配的各类算法的优缺点。然后详细介绍了色彩的一些基本知识,并基于此将灰度图像的一些计算理论用于彩色图像。有了这些知识准备之后,本文提出了一种混合式的块运动估计搜索算法,对彩色时变图像的光流场计算的新的途径进行了探索。其特点是充分利用了现有块匹配算法的成果,如中心偏置、中途截止以及运动向量预测等技术,综合它们的长处,并做了相应的改进,针对实际的时变彩色图像的情况来使用,以期达到较好的效率。最后结合算例,对实际的显示情况和计算误差进行了分析。

关键词：光流场计算机视觉块匹配

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基于光流场的自动飞行器着陆技术研究

基于光流场的自动飞行器着陆技术研究

作者：曹建平西北工业大学

学位级别：硕士

本论文研究工作系航空基础科学基金资助项目的一部分(No.03153062)。视觉运动分析是计算机视觉中的重要研究方向,它解决的主要问题是:利用现有的运动图像序列,从中提取出图像特征(包括点、直线或线束等),并根据其特征的对应关系,计算... 详细信息

本论文研究工作系航空基础科学基金资助项目的一部分(No.03153062)。视觉运动分析是计算机视觉中的重要研究方向,它解决的主要问题是:利用现有的运动图像序列,从中提取出图像特征(包括点、直线或线束等),并根据其特征的对应关系,计算出图像的二维运动特性,进而估计物体的三维运动参数以及三维结构。视觉运动分析在机器人视觉系统、资源勘探、基于运动分析的空间卫星跟踪、地对空火控系统等工业和军事领域具有重要的应用前景。本论文就是把基于光流场的视觉运动分析,应用到自动飞行器着陆过程中,对目标自动检测与识别,并估计航空母舰与飞行器的运动参数,从而为飞行器着陆时自动导航做准备。从图像序列恢复物体的三维运动参数和结构信息,一般要分两步走。首先,提取图像特征(本论文主要利用特征点),根据特征的对应关系估计图像的二维运动特性。其次,根据刚体运动方程和透视投影关系建立一组方程,求解物体的运动参数和结构。在第一步中,引入了几种常见的边缘检测算子,并结合自动飞行器着陆的应用进行了比较,同时对彩色图像的分割过程进行了概述。而特征点的匹配算法采用了基于特征点相关法的匹配策略,该法简单易行,并且充分利用了彩色图像序列RGB三颜色通道的信息。在第二步计算中采用了8点及8点以上对应点估计算法,分别就摄像机静止、物体运动和摄像机运动、物体运动两种最常见的运动形式进行了数学模型推导,并比较了非线性算法和线性算法的优劣。本文中所有自动飞行器着陆于航空母舰的算例,都采用3DMAX5进行动态仿真,符合电视制导的标准。同时,文章最后还就匹配误差、运动参数误差及深度误差等进行了讨论,初步建立了误差评判准则,对产生误差的原因进行了分析,并对如何减少误差提出了建议。

关键词：计算机视觉光流场特征点相关法运动估计 8点算法

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基于光流场的图象分割

基于光流场的图象分割

作者：焦春林西北工业大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的不断进步,计算机视觉的研究对象已经从单幅静止图象的研究转到对运动图象序列的研究,特别是多目标运动的复杂图像序列的研究和分析。这对图像分割提出了新的要求,即不能只着眼于单幅静止图象,仅仅满足于把目标从背景中... 详细信息

随着计算机技术的不断进步,计算机视觉的研究对象已经从单幅静止图象的研究转到对运动图象序列的研究,特别是多目标运动的复杂图像序列的研究和分析。这对图像分割提出了新的要求,即不能只着眼于单幅静止图象,仅仅满足于把目标从背景中分离出来,而是要从图象序列入手,抓住图象序列中运动目标的运动特性,把目标分离为具有某种运动参数的各个运动元。光流场包含了运动目标的运动信息,为运动图象序列的分割提供了条件。本论文主要研究了基于光流场的图象分割技术。首先分析了现有的光流场计算技术的研究成果,确定了选用基于灰度梯度的光流场计算方法计算光流场;其次分析了3D运动场到2D矢量场的投影转化关系,建立了三个光流场模型:仿射变换模型、平面片光流模型和一般二次多项式模型;最后提出了一种新的基于光流场的图象分割算法。该算法是一种区域增长的方法,分三个步骤:初步分割、主分割和后续处理。初步分割主要是合并光流相近的象素点;主分割阶段是本算法的创新点,它的核心思想是:假设光流场在局部是连续的,从一般二次多项式模型出发,运用近代回归分析有关回归系数假设检验的理论在三个光流场模型之中选择一个最优模型,对光流场在局部进行拟合,根据拟合后的残差平方和决定是否对区域进行合并;后续处理阶段主要处理经前两步不能合并的一些孤立点。实验结果表明,本算法分割背景静止的图象序列是完全可行的。

关键词：图象分割计算机视觉图象序列光流场线性回归分析光流场模型

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人群运动的光流场分析及异常行为检测

人群运动的光流场分析及异常行为检测

作者：李娜燕山大学

学位级别：硕士

公共安全问题一直是社会稳定的重要影响因素之一,在人群聚集的场所中,人群更容易发生拥挤踩踏等事故,以及危险环境下人群疏散问题等,都直接关系到社会的稳定和人们生命财产安全。因此,对于智能视频监控系统的研究得到了不断的发展,智能... 详细信息

公共安全问题一直是社会稳定的重要影响因素之一,在人群聚集的场所中,人群更容易发生拥挤踩踏等事故,以及危险环境下人群疏散问题等,都直接关系到社会的稳定和人们生命财产安全。因此,对于智能视频监控系统的研究得到了不断的发展,智能监控系统对城市交通和安防工作起着重要作用。运动目标的检测、跟踪、行为分析和识别以及对异常行为的检测都是智能监控中的关键技术。本文针对横穿马路和逆行这两种异常行为检测进行研究,在光流法检测的基础上用线积分卷积加以改进,对得到的纹理图像进行了图像分割算法的探索,最后对力的模型进行研究,对异常行为进行检测,并实现区分不同方向行人的目的。本文主要研究内容包括:(1)基于流场的可视化思想进行线积分卷积来进行运动目标的检测。研究了对光流法的改进算法,即基于矢量累积的光流法来检测人群场景中的运动目标。(2)通过图像分割算法对线积分卷积后得到的纹理图像进行纹理分割,并进行二值化处理,得到了较好较完整的运动目标区域。(3)通过对光流场进行映射,实现区分不同方向行人。(4)对检测出的运动目标利用排斥力对视频图像序列中的人群异常行为进行分析,以实现本文的异常检测,验证算法的有效性。通过实验结果证明,本文算法可以较好检测运动目标区域,区分不同方向行人,完成对异常行为的检测。

关键词：运动目标检测图像分割异常检测光流场线积分卷积社会力