改进的模板匹配金字塔搜索算法

针对模板匹配和智能检索技术对效率的要求,提出了改进的金字塔分层搜索算法,分别从算法剪枝和并行匹配两方面对算法进行改进。采用边缘梯度作为基础匹配描述子,改进的搜索算法融合了预先终止、匹配进程中终止、边缘点稀疏、逐层重叠筛选四种方法来降低算法的搜索空间复杂度。在算法中引入PPL并行库实现了多模板的并行匹配。实验结果显示,选择合适的参数,针对特定的模板匹配任务,改进后的金字塔搜索算法在保证准确检测目标的基础上,与传统的金字塔搜索算法相比效率提升56.3%。

基于双目立体视觉数据的波浪场重构研究

为及时准确地获取波面信息,建立了基于双目立体视觉的波面重构流程,从二维波面图像中快速获取三维波面分布。使用双目相机拍摄的波面图像对作为原始数据完成相机参数标定,基于加速鲁棒性特征算法、金字塔搜索法和极线约束完成波面特征点的提取和立体匹配。最后通过立体矫正、视差图分析及图片后处理优化流程实现波浪场的三维点云重构,并选取重构区域作线性插值划分均匀网格,将三维点云投影至二维波面原始图像完成可视化。研究结果表明,在光照条件良好、风浪等级相对较大的情况下,双目立体视觉模型能够准确提取波面特征点,重建的三维点云能够再现波面,具有使用便捷且成本较低的特点,为后续做波浪等级分析及波高预报的相关研究奠定了基础。

海空目标多尺度波峰最佳阈值自动搜索策略

针对海上低对比度低信噪比的条件下,能够精确快速搜索空域目标,提出了一种快速精确的海空目标多尺度波峰最佳阈值自动搜索策略:采用金字塔波门搜索和多尺度波峰阈值法,逐级减小搜索区域并对搜索域内图像进行分割,然后根据目标特征进行概率统计分析,确定最优目标,实现海空目标的自动搜索。实验结果表明,该算法在序列图像中的搜索定位平均误差为0.413像素并全部识别成功,较OTSU算法的2.61像素和最大熵阈值算法的3.1像素的误差,精确度大大提升。整幅图像搜索时间优于21.34 ms,满足海空目标自动搜索的精度和实时性的要求。

激光测距仪镜头感光元件的快速识别与定位算法研究

在激光测距仪镜头组件的自动化装配中,快速、精准识别感光元件雪崩光电二极管(APD)的定位坐标,对于完成镜头焦点的精确对位以及提高图像处理效率至关重要。针对APD的图像识别与定位过程,本文提出一套基于机器视觉的高效、高精度的图像处理算法。首先在粗定位图像处理阶段中,为提高运算效率,利用抗干扰性强的高斯金字塔搜索归一化互相关匹配(NCC)算法,对图像中的APD进行粗定位。在边缘检测中,采用Otsu算法自适应地根据梯度图像变化生成高低阈值,避免了传统Canny算法的手动设置高低阈值的难题。在目标轮廓提取阶段采用连通域标记法,过滤掉孤立的像素点和非目标区域像素点,保证了下一步的轮廓拟合精度。在最后的轮廓拟合精定位阶段中,通过对两种拟合算法比较过程中,确定最小二乘法圆拟合亚像素定位算法进行APD轮廓拟合,可以保证效率和定位精度,实验结果表明整个图像处理系统用时596 ms、定位精度0.4 pixel,相对误差为0.64%,实现了APD图像快速、精准定位的过程,提高了定位精度和效率。

基于NCC-P-S优化算法的断路器机械特性测试方法研究

机械特性参数是评价断路器动作性能的有效依据,传统测试方法不能在线测试,且传感器安装复杂。该文提出一种基于计算机视觉技术的非接触测试方法:在断路器操动过程中捕捉高速图像序列,运用归一化互相关匹配算法(normalized cross correlation,NCC)对图像运动目标进行逐帧搜索,获得绝缘连杆或主轴的运动轨迹,由其与动触头的关联关系计算断路器的机械特性参数。在图像序列目标跟踪的NCC匹配算法中,结合降分辨率金字塔快速搜索法,并对后续帧图像的扇形识别区域进行有向动态调整,这种优化方法称之为归一化互相关图像金字塔扇形快速匹配算法(normalized cross correlation-pyramid-sector,NCC-P-S)。通过实验证明:降分辨率分层匹配和有向搜索优化大大提高了目标的搜索速度和精度。

基于Simulink的目标跟踪系统仿真

视频图像目标的搜索跟踪是图像处理应用的一个重要领域。基于归一化互相关匹配算法,利用Simulink视频和图像模块,建立了目标跟踪系统的仿真模型,并对仿真结果进行了分析,最后利用金字塔搜索方法对系统实时性进行了改进。

基于CAD模型的随机工件视觉识别和定位方法

获取工件目标位置和姿态的信息是实现工业机器人准确地抓取工件的关键。提出了一种用单目相机对随机堆放工件的目标进行识别和定位的方法。采用基于物体三维CAD模型的几何信息进行模板训练,对轮廓分明的工件可以实现高效的识别。结合高效的金字塔模型分层搜索策略,以及具有归一化相似性度量的匹配方式,保证了全局域范围内能训练出最合适的模板。测试目标对象是轮廓明显、具有反光特性的金属保持架工件,在随机堆放工件中进行了识别定位的实验。实验结果表明,用该方法可以准确识别随机堆放工件中的目标,目标工件在X,Y,Z轴方向上的平均定位误差为0.948 mm、1.078 mm、2.175 mm。

海防视频监控系统中运动目标跟踪的设计与实现

针对海防视频监控系统中运动目标跟踪的问题,本文提出了利用上位机软件进行目标跟踪的设计与实现方案。文章首先介绍了海防视频监控系统的总体组成及工作流程;然后阐述了相关跟踪算法与金字塔分层搜索算法的实现,以及利用序贯相似检测算法与金字塔算法相结合的目标检测方法;最后描述了用目标偏移量对云台进行控制实现自动跟踪的过程。通过在实际海防视频监控系统中的应用,对运动目标跟踪实现方案的有效性、实时性等特性进行了验证。

一种快速高效的人脸检测方法

介绍了一种建立在改进型Adaboost算法基础上的人脸检测方法,整个方法分为训练和检测两个阶段。训练阶段包含提取类Haar_Like矩形特征、利用改进型Adaboost算法生成强分类器、级联强分类器生成人脸检测器三步。检测阶段,采用金字塔式的穷举搜索法将对待检测图像进行人脸检测。为了解决传统Adaboost算法在训练过程中可能出现退化现象的问题,在Adaboost每轮训练中,定义一个阈值HWt,结合样本是否被错误分类以及当前权值是否大于HWt来给样本更新权值,该方法可以避免训练中可能出现的权重分布严重扭曲的退化现象,提高检测效率。经过编程实践,结果证明该方法检测效率高、检测精度较好。

基于差分多值的快速模板匹配算法

基于归一化算法求解相似度原理,本文中提出了利用差分多值方法,在不降低匹配精度前提下大大的提高了匹配的速度。计算相似度时,先利用差分多值的方法对分子进行快速卷积运算,对其中一个式子进行差分,利用差分数组减少乘法运算;对分母利用邻窗口数据相关性进行运算,并对其中的一个式子用二次式展开,然后将累计项带入计算。在采用搜索策略时,综合比较遗传算法和金字塔式算法的优缺点基础上采用金字塔算法。在模板匹配过程中,取相似度最大的点作为匹配点。结果表明该算法匹配的速度快而又不降低匹配精度,而且稳定性好,具有一定的应用价值。

基于HOG特征描述的轮廓匹配算法

针对现有轮廓匹配算法在轮廓缺失、轮廓噪声点、非线性光照下匹配效果差的问题,提出了基于方向梯度直方图(histogram of oriented gradient,HOG)特征描述的轮廓匹配算法。将轮廓曲线点离散化,计算所有离散点梯度并统计其在不同方向上的密度分布,以欧氏距离作为相似性度量,采用金字塔分层搜索策略进行搜索。统计所有离散点梯度信息得到梯度方向直方图,融合了轮廓的局部信息和全局信息,使得该算法对部分缺失、遮挡、边缘噪声具有较高的鲁棒性。以印花鞋面表面轮廓为试验对象,使用该算法进行匹配,结果表明,在复杂背景下,该算法对加入人为干扰的鞋面匹配效果较好,且采用金字塔分层搜索策略,匹配速度能满足实际应用的需要。

海面背景下目标抗遮挡跟踪算法的研究

目标跟踪系统中比较难解决的一个问题就是遮挡,当一个目标被另一个物体部分或全部遮挡时,跟踪的特性就会不完整或彻底消失,导致目标跟踪失败。为了解决这一问题,采用不变矩和归一化相关(NCC)对目标遮挡进行判断,然后采用目标位置和速度进行航迹外推,对大量外场视频进行仿真并把算法移植到硬件平台。结果表明,通过上述方法可以有效解决目标跟踪遇到的遮挡问题。