立体视觉匹配技术

立体视觉匹配技术是计算机视觉领域中最为关键的研究分支。根据匹配基元的不同,立体视觉匹配算法分为区域匹配、特征匹配和相位匹配三大类。其中,相位匹配是近二十年才逐步发展起来的一类匹配算法。以往关于立体匹配算法的综述文章对相位匹配这类新型算法几乎没有系统的阐述,而且很少从算法设计的角度分析和比较现有的立体视觉匹配技术。该文将算法设计过程分成三个步骤,在各个步骤中采用由个性至共性的分析手段,对三类立体视觉匹配算法进行了详细的评述,包括它们的理论依据、基本特性和改进策略的分析和比较,表明各类匹配算法的设计具有自身的发展特性。另一方面,“不适定”视觉问题普遍存在于各类匹配算法中,因此它们对算法设计的优化又存在着许多共性。文章通过由点至面的分析过程,旨在为算法设计者从综合思考的角度去优化算法提供技术借鉴,包括匹配基元自身缺陷的克服和普遍存在的不适定视觉问题的解决。此外,算法的完善和更佳算法模型的推出还依赖于科学的算法评价手段,文中根据不同用途对算法评价方法进行了分类,使算法性能的评估有了科学的指导方法。

利用视觉相位鉴别能力求解立体视觉匹配

本文采用图象相位信息作为立体匹配基元，它同时具有区域相关法的定位精度高，恢复视差密度大和特征匹配法的实现速度快等优点。为了增强算法处理复杂场景的能力，在算法设计时充分考虑了视差的不连续信息和遮掩问题的处理。实验结果表明，该方法具有较高的测量精度，基本上不需要内插等后续处理即可得到景物表面较完整的描述。

光谱视觉匹配方法的探讨

本文根据色觉理论 ,提出了光谱视觉匹配方法的基本思想 ,建立了评价两试样间光谱反射比分布视觉差异的关系式。理论分析表明该方法不仅表达了不同照明光源下的视觉匹配程度 ,而且能更好地反映光谱匹配的目视差异。

图解天地——中国传统山水画对古典哲学观点的视觉匹配

中国山水画不仅是对自然山水的照片式摹写,画家笔下的自然山水实际上更是作者胸中自然的映射,散发着作者的天人观念。因此,无论从中国传统山水画中的视像、布局等宏观形象,还是从用笔、敷色等细节,处处都可以看到传统哲学中天道观和人道观的影响。本文从性状和特征两个方面论证了中国传统山水画与古典哲学观念的视觉匹配关系,揭示其在认知和表达间息息相关的联系。

基于老年用户感知能力的人机界面视觉匹配研究

目的构建老年用户感知能力梯度,在人机界面交互过程中确定老年用户视觉匹配范围,帮助老年用户准确识别用户界面信息,给研发设计人员提供适老化改造的参数依据。方法老年用户在识别界面信息时往往会受到尺寸和数量的影响。通过控制变量“图表尺寸”和“图表大小”,测试老年用户在25种组合下对页面信息的辨识和搜集能力,并提出综合绩效指标GP。结果综合老年用户反应时长和正确率,老年用户在人机交互过程中摘取信息时,图标间距小于图标尺寸2倍距离的情况下,边长为32~48 px的图标,老年用户的反应时长较短;边长低于32 px的图标,老年用户的反应时间会有所增加;边长高于48 px,受图标间距影响较大;老年用户的视觉搜索能力与图标尺寸呈正相关联系;当图标间距尺寸大于图标尺寸1倍时,GP会在图标尺寸边长大于40 px的情况下呈下降趋势。结论兼顾老年用户生理等实际因素,以优化人机界面、提高老年用户识别准确率为前提,建议界面设计要素要以图标尺寸和图标间距为重点要素,其中图标尺寸应不低于32 px,最优范围区间为32~48 px,图标间距应不超过2倍距,最优范围区间为1~2倍。

颜色视觉匹配中显示器颜色色差阈值的评价

为了对阴极射线管(Cathode ray tube,CRT)显示器颜色恰可辨别的小色差阈值进行评价,在中性灰背景下,用编制的颜色匹配程序,在CRT显示器上随机产生颜色,分别调节程序中R、G、B通道的值,使匹配色与随机色达到视觉上的一致,进行颜色视觉匹配实验,测量CRT显示器上随机色和匹配色的L*a*b*值。用不同的色差公式对实验数据分别从明度、色调、饱和度进行比较分析,色差公式评价小色差的性能是CIEDE2000优于CMC(2∶1)和CIEL*a*b*。在a*b*图上绘制实验颜色恰可辨别图。不同色差公式计算的CRT显示器恰可辨别小色差阈值不同。

颜色视觉匹配中明度阈值的评价

为了对颜色视觉匹配中的明度阈值特性进行评价,采用在阴极射线管显示器上获得的颜色刺激,在5个不同明度的中性色背景下,标准刺激的明度L*从5到95以5个CIELAB单位为变化步长,共对19个不同明度的中性标准颜色进行视觉匹配实验。通过对实验结果的处理和分析,验证了关于颜色刺激视觉辨别明度阈值与背景明度之间相关性的韦伯法则和crispening效应,同时利用颜色视觉匹配数据对基于CIELAB的相关色差公式进行了评价和比较,CIEDE2000具有最好的明度差预测性能,CMC次之,CIELAB和CIE94最差。

立体视觉中的立体匹配技术研究的现状与展望综述

立体视觉匹配技术是计算机视觉领域中最为关键的研究分支。根据匹配基元的不同,立体视觉匹配算法分为区域匹配、特征匹配和相位匹配三大类。文章介绍了这三种立体匹配原理,并对其进行比较,分析其优缺点,最后对立体视觉、立体匹配技术作了总结与展望。

基于直线间结构信息的立体视觉图像动态匹配方法

针对立体视觉匹配问题,介绍一种改进的动态规划图像匹配方法,它将边缘直线相似测度分为局部相似测度和全局相似测度,在后者中加入图像边缘直线之间的结构关系信息,并在动态搜索最优匹配路径的过程中利用结构关系约束删除不合理的匹配路径。仿真实验结果证明,采用该方法解决立体视觉中边缘线段的匹配问题,不仅提高了匹配的准确率,而且大大减少了匹配时间。

基于辅助匹配的1点RANSAC单目视觉导航算法

针对1点随机抽样一致性(random sample consensus,RANSAC)单目视觉导航算法中的主动视觉匹配失效问题,提出了一种基于辅助匹配的1点RANSAC单目视觉导航算法。首先,该算法通过引入尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)算法完成特征匹配;其次,采用RANSAC算法解算基础矩阵和匹配点;最后,通过实验验证了算法的有效性。实验结果表明,该算法能够解决主动视觉匹配失效问题,提高1点RANSAC单目视觉导航算法的导航精度。SIFT辅助求解的有效匹配点精度在5个像素之内,航向角平均误差减小5.04°,俯仰角平均误差减小1.21°,滚动角平均误差减小3.03°。

精神分裂症表情相关视觉失匹配负波缺陷研究

目的探讨精神分裂症患者对表情面孔的自动加工缺陷。方法使用事件相关电位(ERP)技术,在非注意条件下,利用表情偏差刺激,在被试者头颅后部引获表情相关的视觉失匹配负波(EMMN)。以EMMN波幅作为指标,比较24例精神分裂症患者(病患组)与24例健康志愿者(对照组)的波幅差异,并分析EMMN波幅与阳性和阴性症状量表(PANSS)评分,个人与社会表现量表(PSP)评分的相关性。结果病患组的悲伤和快乐表情相关EMMN均缺失。两组PSP评分及PANSS评分与EMMN波幅之间无显著相关性。结论精神分裂症患者对表情信息自动加工的能力受损。而这种损害与精神分裂症的严重程度无关。

视觉失匹配负波及在运动心理学研究中的前景

在事件相关电位的研究中,通常采用oddball范式获取视觉失匹配负波,其产生机制有疲劳假说和记忆痕迹假说2种,能够反映大脑的时间信息自动加工,研究成果主要集中在记忆和注意2个领域。目前,研究具有以通道内、主动范式为主,改良实验范式,重视理论价值,倾向医学领域等特点。研究瓶颈是刺激的编辑,突破口是范式的革新。在运动心理学中,可以致力于探讨视觉失匹配负波的功能意义和应用价值,体现在理论性探索、实践性应用和外围性拓展3个方面。面对体育运动实践中遇到的问题,可以通过改良oddball范式来解决。

基于双目视觉技术的煤矿救援机器人研究进展

针对发生煤矿事故后的环境探测和紧急救援任务,研发和使用煤矿救援机器人是提高救援效率和降低救援危险系数的关键途径,而双目视觉技术是煤矿救援机器人获取事故现场信息和实现自主避障及路径规划的前提。首先,基于双目视觉技术的实现流程,介绍了视觉测距的数学原理,归纳了目前摄像机标定领域的代表性方法,包括传统标定方法、主动视觉标定方法和自标定方法。阐述了立体视觉匹配中全局匹配算法、局部匹配算法和亚全局匹配算法的最新研究成果,并比较了3类匹配算法的优缺点。然后,在对近年来煤矿救援机器人研究文献进行分析的基础上,研究了双目视觉技术在煤矿救援机器人中的应用和发展情况。指出双目视觉技术在煤矿救援机器人领域的研究范围主要涵盖立体视觉匹配算法、模式分类与识别、视觉测量与3维重建、组合测量与定位、视觉伺服控制和基于虚拟现实技术的视觉算法仿真等方面。最后,根据煤矿非结构化环境的高动态和强干扰特点,指出煤矿救援机器人现场应用的关键是解决运动模糊和镜头污染、超广角镜头的非线性大幅畸变、弱/零照度条件等技术难题;根据煤矿救援机器人双目视觉的大视场、高精度、自适应感知等要求,提出了包括多自由度测量、多传感器信息融合、基于主动视觉的自适应感知等未来发展建议。

用显示器测量人眼视觉的亮度最小可觉差

最小可觉差是人眼视觉重要特性之一,随着计算机显示器的普及,显示器环境下的亮度最小可觉差对图像细节有重要的应用价值。利用10bit图像显示卡和液晶显示器方便、精确控制亮度刺激,在显示器显示亮度范围内产生27个不同亮度背景,采样心理物理学亮度视觉匹配实验测得亮度最小可觉差。实验结果表明,在背景亮度为11.89~142.3cd/m^2中等亮度下人眼最小可觉差与背景亮度的比值约为0.017,并遵守韦伯定律;在背景亮度为0.38~9.36cd/m^2的弱亮度情况下,人眼最小可觉差与背景亮度的比值随亮度的增加呈单调递减趋势。在显示器上测量的中等亮度下人眼亮度最小可觉差与Koenig and Brodhun采用传统光学方法得到的实验结果基本一致。

立体视觉研究的进展

立体匹配是计算机视觉领域最为关键的重要分支,根据匹配基元的不同,立体视觉匹配算法可分为区域匹配、特征匹配和相位匹配三大类。该文对三类匹配算法进行了详细的评述,包括它们的理论依据、基本特征和改进策略。

视觉机制引导的非均匀光照图像二次曝光

针对非均匀光照图像不能满足"视觉匹配"的问题,依据人眼视觉机制提出了非均匀光照图像二次曝光算法.首先,融合退化过程模拟模型(Degradation process simulation model,DPSM)和Retinex模型得到了非均匀光照图像的成像模型,利用修正的变分Retinex求解方法,获取乘性光照图像;在人眼视觉阈值性的引导下去除加性光照图像,获取反射图像;依据视觉感光适应性对乘性光照图像进行动态范围调整,并同反射图像相乘获取全局增强结果;将全局增强结果同原始图像融合,并对低照度区域进行颜色校正,获取"视觉匹配"结果.实验证明本文算法的场景再现结果可以较好地满足"视觉匹配",性能达到或者超越了现有算法.

彩织面料与儿童居室装饰匹配的研究

文章对彩织的特点、材质、装饰特征等进行阐释,从儿童心理和视觉反应入手,分析了彩织在儿童房室内软装中的应用方式和装饰效果,探讨了彩织面料用于儿童房软装材料的可行性,试图为儿童房室内软装设计提供思路和技术途径。

心理疲劳影响视觉前注意变化觉察的ERP研究

目的运用事件相关电位技术,采用Oddball范式记录视觉ERPs持续时间视觉失匹配负波,探讨心理疲劳对视觉前注意变化觉察的影响。方法将24名大学生随机分为2组,疲劳组需完成2.5 h的字母持续操作任务,对照组则在实验室内休息2.5 h,然后再完成后续测试。结果 2.5 h连续认知操作引发心理疲劳,疲劳组被试实验处理后视觉失匹配负波波幅显著下降,潜伏期延长。结论视觉失匹配负波波幅变化表明视觉前注意视觉信息自动加工以及个体偏差/变化觉察能力下降。

基于价值函数的立体视差匹配误差分析与校正的研究

本文提出立体视觉视差匹配误差检测与校正的新算法。算法不仅能识别视差数据中所有匹配误差并根据形状表示的连续性对其检测与校正,而且能有效地自动定量计算此类匹配算法的各种性能。文中所给出的实验结果证明算法对立体视觉匹配的研究是十分有用的。

视觉事件相关电位在颅脑损伤和视功能评估中的研究与展望

视觉事件相关电位(event-related potential,ERP)是利用不同范式的视觉刺激,从检测并记录神经电生理反应的角度客观反映大脑对刺激的认知加工过程的电生理技术,其内源性成分与高级心理活动有着密切联系。本文介绍了视觉ERP主要内源性成分(视觉失匹配负波、N200、P300)的特征,综述了其在颅脑损伤后遗症和视功能客观评价中的相关研究进展,展望了视觉ERP在法医学领域的应用前景。