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运动感知的时空正则化相关滤波目标跟踪

运动感知的时空正则化相关滤波目标跟踪

作者：祁欢辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

针对相关滤波跟踪算法在目标快速运动、遮挡、旋转和背景杂乱时存在的目标漂移和尺度估计不准确问题,提出一种运动感知的时空正则化相关滤波目标跟踪算法。首先,该算法在训练滤波器时加入时间正则项,保证与之前帧的滤波器相似,以提高在... 详细信息

针对相关滤波跟踪算法在目标快速运动、遮挡、旋转和背景杂乱时存在的目标漂移和尺度估计不准确问题,提出一种运动感知的时空正则化相关滤波目标跟踪算法。首先,该算法在训练滤波器时加入时间正则项,保证与之前帧的滤波器相似,以提高在遮挡时的鲁棒性。其次,利用卡尔曼位置预测滤波器对当前帧的目标位置进行最优预测,对位置滤波器检测的位置进行修正,保证目标定位的准确性,同时采用卡尔曼尺度预测滤波器对尺度滤波器检测的尺度进行修正,避免因目标旋转等复杂情况造成尺度估计不准确。然后,提出一种新的自适应时间正则化方法来调整时间正则化系数,提高滤波器在目标可靠性较高时的学习能力。最后,再将滤波器系数的求解划分为两个子问题,通过交替方向乘子法进行优化求解,降低算法复杂度。该算法在数据集OTB-100上的成功率和精确率分别是0.670和0.882,相比STRCF算法分别提高了2.45%和2.08%;在数据集DTB-70上的成功率和精确率分别是0.454和0.673,均高于STRCF算法的成功率(0.437)和精确率(0.649);并且在数据集UAV-123上的精确率为0.698,相比于STRCF算法的精确率得分(0.681),更好的体现了该算法的鲁棒性。实验结果表明,该算法在快速移动、遮挡、旋转和背景杂乱等复杂条件下具有更好的稳定性。该论文有图39幅,表3个,参考文献67篇。

关键词：目标跟踪相关滤波运动感知卡尔曼滤波器自适应时间正则化

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视觉运动感知的神经网络研究

中国科学（B辑） 1993年第4期23卷 382-390页

作者：郭爱克杨先一中国科学院生物物理研究所视觉信息加工开放研究实验室北京100101

本文涉及到视觉图象信息加工与感知过程中一个十困难的问题:视觉运动信息的神经计算。文中介绍了蝇视觉系统的图形-背景相对运动分辨网络的基本框架,集中描述了图形-背景分辨系统的空间神经生理整合作用的计算机实验结果,证明在图形-背... 详细信息

本文涉及到视觉图象信息加工与感知过程中一个十困难的问题:视觉运动信息的神经计算。文中介绍了蝇视觉系统的图形-背景相对运动分辨网络的基本框架,集中描述了图形-背景分辨系统的空间神经生理整合作用的计算机实验结果,证明在图形-背景分辨系统中的增益控制机制、突触传递的非线性、双眼之间的相互作用,以及池细胞的方向选择性等,在空间生理整合中起着重要作用。文中以Reichardt的相关型初级运动检测器二维阵列和Kohonen的自组织特征映射网络相结合,构成了一个视觉运动感知的自组织神经网络。计算机仿真表明,通过无监督学习,网络可以学会解决局域运动检测所带来的多义性问题。并在网络的输出层自组织生成了类似灵长类视皮层MT区的运动功能柱结构。结果表明:时空互相关、映射、合作、竞争、自适应等可能是运动感知网络的几个基本的神经原理。

关键词：运动感知视觉神经网络

基于EMDs阵列和BP网络的视觉运动感知过程

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生物物理学报 1994年第1期10卷 128-132页

作者：杨先一郭爱克中国科学院生物物理研究所

以Ｒｅｉｃｈａｒｄｔ的相关型初级运动检测器阵列和Ｒｕｍｅｌｈａｒｔ的误差反传学习（ｌｅａｒｎｉｎｇｂｙｂａｃｋ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｅｒｒｏｒｓ，ＢＰ）网络相结合构成了一个视觉运动感知神经网络，探讨了视觉运动信息的... 详细信息

以Ｒｅｉｃｈａｒｄｔ的相关型初级运动检测器阵列和Ｒｕｍｅｌｈａｒｔ的误差反传学习（ｌｅａｒｎｉｎｇｂｙｂａｃｋ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇｅｒｒｏｒｓ，ＢＰ）网络相结合构成了一个视觉运动感知神经网络，探讨了视觉运动信息的感知过程。试图从计算神经科学的观点来阐明从一推运动分量的检测到二维模式运动感知的神经原理，从而回答运动矢量在脑内如何表征。计算机仿真表明，在有监督学习的条件下，网络可以学会解决局城运动检测所带来的多义性问题，给出模式的真实朝向、运动方向和运动速度。

关键词： EMDs 阵列 BP网络运动感知神经网络视觉

基于人眼双目视觉的3D深度运动感知特性研究

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计算机科学 2022年第10期49卷 176-182页

作者：路平张地肖俊峰毕科北京邮电大学理学院北京100876 中国传媒大学数据科学与智能媒体学院北京100024 北京邮电大学电子工程学院北京100876

获取立体视觉信息是人们感知世界的基本能力之一,其中运动立体视觉信息的获取不仅是生物视觉系统在动态世界中生存的关键能力,也是人工视觉系统高效处理立体视频的重要手段。为了设计出贴合人眼视觉特性的3D深度运动感知模型,需要明确... 详细信息

获取立体视觉信息是人们感知世界的基本能力之一,其中运动立体视觉信息的获取不仅是生物视觉系统在动态世界中生存的关键能力,也是人工视觉系统高效处理立体视频的重要手段。为了设计出贴合人眼视觉特性的3D深度运动感知模型,需要明确挖掘人类对立体运动感知的显著特征后再设计主观实验。文中根据单目和双目线索设计了立体运动视觉刺激视频,并采用控制变量的方法,分别探究了目标球体运动速度、参考球体旋转半径及被试正确感知的相互关系,并分析了目标运动方向与被试感知方向之间的关系。首先对实验条件进行探究,结果发现目标与参考的相对距离越小拦截成功率越高,该结果表明目标同参考之间的相对位置关系会影响被试的感知正确性。其次,采用了拦截成功百分比和感知偏差两个行为测量标准对被试感知能力进行分析,结果发现相比横向运动,深度运动正确感知的成功率超出约42.67%~47.01%。这表明不同运动方位的感知不对称,且深度运动带来的视觉刺激更明显。该研究探索了人类对运动感知的显著特征,并为后续设计3D运动感知模型提供了一种新的判断模型感知效果的主观对比标准,使原有立体感知能力的指标更加细化。

关键词：人类视觉系统 3D视频运动感知双目视差深度运动

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基于电子皮肤的机器人运动感知算法研究

仪表技术与传感器 2020年第6期 100-105,109页

作者：陈楚浩谢瑜代稷珅厦门大学航空航天学院福建厦门361102

为了使机器人在光线不足、黑暗、沙尘等环境下感知目标物体的运动,提出了基于电子皮肤的机器人运动感知算法。算法首先使用电子皮肤作为触觉传感器采集触觉图像,接着利用柔性基底和图像形态学技术改善触觉图像;然后通过识别触觉图像形... 详细信息

为了使机器人在光线不足、黑暗、沙尘等环境下感知目标物体的运动,提出了基于电子皮肤的机器人运动感知算法。算法首先使用电子皮肤作为触觉传感器采集触觉图像,接着利用柔性基底和图像形态学技术改善触觉图像;然后通过识别触觉图像形心和配准最优旋转来计算目标的平移和旋转;最后使用线性回归模型拟合平移距离和旋转角度以计算运动速度,完成运动感知。此外,使用高精度并联定位平台验证了算法精度,算法计算平移距离及速度的最大误差不超过2.7%和6.0%,计算旋转角度及速度的最大误差不超过9.7%和4.0%。该结果表明机器人触觉能在极端的工作环境下代替视觉感知物体运动,进而改善与目标的交互,扩展机器人应用场合。

关键词：机器人电子皮肤触觉传感旋转配准图像处理运动感知

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仿真假体视觉下的运动感知研究

中国医学物理学杂志 2022年第9期39卷 1105-1113页

作者：姜广淼赵瑛王铁何洋景佳琪内蒙古科技大学信息工程学院内蒙古包头014010

为了研究假体佩戴者对于目标物体的运动感知,利用Unity搭建虚拟仿真假体视觉场景,利用遮挡范式下对碰撞时间的估计,探究不同运动方向、运动速度、运动方式、目标物体形状、环境对比度以及各因素下的性别差异对仿真假体视觉下的运动感知... 详细信息

为了研究假体佩戴者对于目标物体的运动感知,利用Unity搭建虚拟仿真假体视觉场景,利用遮挡范式下对碰撞时间的估计,探究不同运动方向、运动速度、运动方式、目标物体形状、环境对比度以及各因素下的性别差异对仿真假体视觉下的运动感知的影响。试验结果表明,被试者对于水平方向上的估计要比垂直方向上的估计更准确;对于快速运动的估计准确度要优于相对慢速运动物体的准确度;运动方式因素对估计影响无显著性差异;相同形状下,物体越大,被试者估计的准确性越高且对多角图形的运动比圆润图形的运动更加敏感;不同环境对比度对估计也具有显著性差异;性别对于估计无显著性影响,但不同因素下的结果有区别。

关键词：运动感知视觉假体虚拟现实遮挡范式碰撞时间

修正建筑物内三维定位误差的运动感知方法研究

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计算机应用研究 2017年第9期34卷 2714-2717页

作者：赵辉李擎李超北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室北京100101

针对行人室内惯性定位存在航向发散和累积误差的问题,提出采用运动感知的方法实时识别行人的运动状态,利用行人状态约束(直线运动)和特殊运动状态(上下楼梯、乘坐电梯、90°或180°转弯)的特殊点匹配方法来抑制航向的发散,消除累积误差... 详细信息

针对行人室内惯性定位存在航向发散和累积误差的问题,提出采用运动感知的方法实时识别行人的运动状态,利用行人状态约束(直线运动)和特殊运动状态(上下楼梯、乘坐电梯、90°或180°转弯)的特殊点匹配方法来抑制航向的发散,消除累积误差;提取加速度信号的时域特征,利用神经网络对行人运动状态进行识别,不同的运动形式(走、跑、上下楼梯)采取不同的步长模型,从而提高位置推算精度。为验证算法的有效性,在4楼和6楼之间进行多次行走实验,实验结果表明,通过运动感知可以明显抑制航向的发散,消除累积误差,三维空间内的定位误差约为总行程的1.6%。

关键词：室内定位累积误差运动感知航向修正特殊点匹配

实验用虚拟现实系统的开发与应用（运动感知研究）

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实验用虚拟现实系统的开发与应用（运动感知研究）

作者：蒋晓峰浙江大学

学位级别：硕士

大脑的运动感知机制是脑科学领域的一个重要课题,其中,视觉信号和前庭信号是运动感知过程中影响最大的两种感觉信号。在过去,由于研究工具的匮乏以及技术手段的限制,导致刺激的给予无法做到简单可控,不能很好地模拟人在自然环境中接收... 详细信息

大脑的运动感知机制是脑科学领域的一个重要课题,其中,视觉信号和前庭信号是运动感知过程中影响最大的两种感觉信号。在过去,由于研究工具的匮乏以及技术手段的限制,导致刺激的给予无法做到简单可控,不能很好地模拟人在自然环境中接收到的刺激,很多实验无法进行。虚拟现实技术的发展使得刺激给予变得简单可控,其技术特点使被试可以完全沉浸在虚构的场景中,有利于拓展我们的研究范围并获得更好的结果。但是,目前市场上的虚拟现实系统普遍存在一些局限性,比如一般不提供力反馈,从而不能模拟物理的运动刺激(前庭信号);软件接口非常有限,不能满足科研实验中需要高度灵活和高精度的系统控制需求等。本文旨在设计开发出一套实验用虚拟现实系统,来满足运动感知机制研究中的实验需求,并通过简单的心理物理学和脑电实验对该系统的各项功能进行测试。该系统按照功能划分为控制单元、处理单元、刺激单元和数据采集单元。其中,刺激单元分为视觉刺激模块和前庭刺激模块,分别负责输出视觉刺激和前庭刺激(物理的运动刺激),数据采集单元分为眼动追踪模块和脑电记录模块,分别负责实现眼动和脑电数据的采集。控制单元负责实现实验的逻辑,处理单元在接收到控制单元的指令并进行解析后,通过不同的通信方式将具体的执行内容发送给对应的模块。具体的实验逻辑,可以在控制单元中通过一种实时脚本实现,从而达到高度灵活和高精度的系统控制需求。采集的数据将根据实验过程中发生的事件进行标记处理,便于之后的数据分析。在开发完成虚拟现实系统后,通过简单的心理物理学和脑电实验,对系统的各项功能进行测试,并根据发生的问题对系统进行改进。通过实验得到了一些基础结论,为今后进一步的探究做铺垫,以期最后能应用于大脑运动感知机制的研究。

关键词：运动感知虚拟现实系统测试视觉前庭

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飞行环境下人体运动感知初步研究

飞行环境下人体运动感知初步研究

作者：刘江南京航空航天大学

学位级别：硕士

运动感知是人与外界环境交互的重要过程,飞行员在飞行过程中正确地感知飞机的运动状态是操纵决策和执行的前提,也是安全飞行的重要保证。同时,研究人体运动感知在飞行模拟器研发领域有重要意义。本文采用理论分析和建模仿真的方法,研究... 详细信息

运动感知是人与外界环境交互的重要过程,飞行员在飞行过程中正确地感知飞机的运动状态是操纵决策和执行的前提,也是安全飞行的重要保证。同时,研究人体运动感知在飞行模拟器研发领域有重要意义。本文采用理论分析和建模仿真的方法,研究了飞行(模拟)环境下人体运动感知的机理,分析了各种运动错觉的特点,并对相关运动感知系统和运动错觉进行建模和仿真分析。本文首先分析了人体运动感知的机理,详细分析了视觉系统、前庭系统和体感系统的感知方式和生理结构。分别对视觉系统、前庭系统和体感系统构建了数学模型,并分析了前庭系统运动感知的阈值。飞行过程中的运动错觉是导致飞行事故的重要诱因,也是飞行模拟器运动感觉不逼真的重要原因。本文详细分析了运动病、空间定向障碍、科里奥利错觉和视觉诱发的自身运动等常见的飞行错觉,提出了错觉的预防方法和处置策略,并结合相应的感知模型对运动错觉进行仿真分析。本文构建和实现了针对角速度感知和线速度感知的视觉-前庭交互运动感知模型、飞行员感知和控制模型以及人体运动感知工具箱,依次分析了各个模型的特性。本文实现的模型基本能满足飞行员运动感知建模仿真的要求。最后,结合本文中的人体运动感知工具箱,基于Qt集成开发环境,接入多功能飞行仿真驾驶杆,编程开发实现了一个兼具实时性和人-机交互性的人体运动感知系统,该系统可用于进一步研究人体运动感知,亦可作为一种简易的桌面式人-机交互飞行仿真分析系统。

关键词：飞行运动感知飞行员模型视觉系统前庭系统飞行错觉