基于自适应混合高斯模型的运动目标检测

随着智能视频监控应用领域的不断拓展,为了在各种复杂场景下都能快速稳定地检测出运动目标,众多研究者提出了很多解决方法。鉴于背景减除法自身在算法理论的复杂度小,且对不同场景适应性强的优点,成为运动目标检测研究领域的基础方法。而在背景减除法的各种背景建模方法中,混合高斯模型方法以其适应性强、灵活高效的优点成为该领域的经典方法。详细介绍了背景更新机制中常用的混合高斯模型,并据此研究了基于自适应更新率的高斯背景建模方法,经过对比试验,论证了改进方法在建模速度上的大幅度提升。     

基于高斯混合模型的发动机稳态数据特征值提取方法

因航空发动机的工作环境及工作特性所致,其稳态试验数据常伴有噪声干扰,对稳态值计算结果的准确性造成影响。在对稳态数据进行正态性检验后,利用稳态数据来源的正态特性,以及利用混合模型对数据的良好回归特性,基于高斯混合模型对稳态数据进行筛选分类。依托发动机稳态数据分布形式的相近性与数据本身的统计特性,来确定稳态数据特征值的提取方法。在对发动机稳态数据进行数据筛选以及对比不同稳态数据片段后,验证模型方法的数据降噪效果以及稳态数据特征值计算结果与同一稳定工作状态数据片段的选取不相关性。结果表明：从仿真数据的筛选结果以及不同稳态数据片段的验证结果可知,该方法具有较强的稳定性,可有效筛选出发动机稳态点数据,并准确计算出发动机稳态值,一般收敛结果相对误差在0.2%以内。     

混合线性/非线性模型的准高斯Rao-Blackwellized粒子滤波法

 针对混合线性/非线性模型,提出一种新的递推估计滤波算法,称为准高斯Rao-Blackwellized粒子滤波器（Q-GRBPF）。算法采用Rao-Blackwellized思想,将线性状态与非线性状态进行分离,对非线性状态运用准高斯粒子滤波（Q-GPF）算法进行估计,并将其后验分布近似为单个高斯分布,再利用非线性状态的估计值对线性状态进行卡尔曼滤波（KF）估计。将Q-GRBPF应用于目标跟踪的仿真结果表明,与Rao-Blackwellized粒子滤波器（RBPF）相比,Q-GRBPF在保证估计精度的前提下有效降低了计算复杂度,计算时间约为RBPF的58%;与Q-GPF相比,x坐标与y坐标的估计精度分别提升了45％和30％,而计算时间也节省了约30％。     

一种新的混合高斯模型的学习算法

混合高斯模型是背景对消中一种非常有效的方法.本文提出了一种有效的混合高斯模型的学习算法.与以前的方法不同在于:a.根据最大似然准则,在线的更新模型的参数;b.定义了遗忘因子和学习率因子,并根据它们实际的物理含义,得到了更一般的形式.运用这种算法对模拟视频数据和真实视频处理,结果表明,本文提出的学习算法无论在收敛速率,还是在准确性方面,都要优于以前的方法.     

利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

基于可逆提升小波变换和上下文预测的SAR图像无损压缩算法

 结合可逆提升小波变换和上下文预测技术 ,提出基于可逆提升小波变换和上下文预测的合成孔径雷达 (SAR)图像的无损压缩算法。分析了基于提升小波的无损压缩算法和基于上下文预测编码的无损压缩算法的优缺点 ,联合两种体制 ,提出先用提升小波变换去除整幅图像的冗余 ,再用边缘保留预测器和子预测器联合技术进一步消除子带内系数间的空间冗余性 ,最后采用自适应上下文建模技术对残差进行分类自适应熵编码。除具有常规小波变换编码的优异性能外 ,该算法的压缩率优于即将推出的国际标准JPEG2000。     

基于信息论匀质性测度的各向异性扩散相干斑抑制算法

 针对传统各向异性扩散抑斑算法存在的均匀区域噪声平滑不充分、边缘随迭代弱化及迭代次数的确定缺乏理论指导等问题,提出了一种新的各向异性扩散抑斑算法,该算法采用信息论匀质性测度作为图像中匀质区域与边缘的鉴别因子,使扩散系数能够更准确地控制扩散强度与扩散速率,从而达到充分平滑均匀区域噪声及保护边缘的目的。基于各向异性扩散方程求解与鲁棒误差范数最小化的等效性,提出了一种各向异性扩散方程的迭代停止准则。利用合成孔径雷达图像对本文算法的抑斑和边缘保持性能进行了仿真实验验证。结果表明,本文算法在均匀区域相干斑噪声抑制、边缘保持等方面均取得了优于传统算法的效果。     

基于高斯混合模型的航迹抗差关联算法

针对雷达系统误差时变、上报目标不完全一致等复杂场景下目标航迹关联问题,采用高斯混合模型（GMM）与航迹间拓扑信息相结合的方法实现航迹抗差关联。将航迹关联问题转化为图像匹配中的非刚性点集匹配问题,建立对非同源航迹具有鲁棒性的高斯混合模型,根据航迹间的邻域拓扑信息决定高斯混合模型中各高斯组成部分的权重,利用期望最大值（EM）算法求解高斯混合模型的最优闭合解,在期望步（E-step）阶段求解航迹的对应关系,在最大化步（M-step）阶段求解非同源航迹比例,最后进行航迹关联判决以获得关联结果。仿真结果表明,该算法在不同系统误差、目标分布密度、探测概率等环境下具有较好有效性和鲁棒性。     

一种基于重叠子孔径回波信息的SAR图像配准算法

合成孔径雷达（SAR）图像配准是寻找多幅SAR图像之间的几何变换关系的过程,使不同图像校正到统一空间坐标系。传统光学图像配准方法,如尺度不变特征变换（SIFT）结合随机抽样一致（RANSAC）用于SAR图像配准时,由于受到乘性相干斑噪声的干扰,配准性能受到较大影响。提出一种基于重叠子孔径回波信息的SAR图像配准算法,在对SAR回波复数据进行成像处理的过程中,利用相位信息并结合子孔径自聚焦方法得到强相关的重叠子孔径图像,并利用多图像配准方法实现成像孔径内和孔径间的子孔径图像配准,提高图像配准精度。多个不同场景的实测数据处理结果表明：所提算法相比于SIFT+RANSAC算法,同名点数量增加,误匹配点对减少,均方根误差减小,对相干斑噪声具有较强的鲁棒性,配准效果得到了显著提高。     

一种基于高阶统计量的SAR图像自聚焦算法

 提出了一种基于高阶统计量分析的相位误差估计算法,用于SAR 图像自聚焦。该算法从复图像域出发,通过循环移位及加窗处理孤立强点目标,利用高阶累积量对高斯噪声的抑制能力,在距离压缩相位历史域估计相位误差。由于避免了对加性噪声及干扰很敏感的差分运算,相位误差的估计结果有很好的鲁棒性。仿真及实测数据的处理结果证明了该算法的可行性。     

一种平稳小波方向能量阈值滤波的SAR图像去噪方法

由于SAR图像相干斑噪声是非高斯分布的,无法直接采用光学成像系统的去噪技术处理,因此,目前还没有真正的理想算法广泛适用于SAR图像去噪.在分析目前流行的空频域去噪方法优缺点的基础上,提出了1种小波域SAR图像去噪方法.为了克服离散小波变换缺乏平移不变性及方向选择性受限的缺点,该方法利用平稳小波将图像分解为低频逼近信号和...     

一种新的基于Graph cuts方法的SAR图像分割模型

Graph cuts方法是一种快速优化技术,能有效解决计算机视觉的低层次问题,如表面重构、分割、去噪等问题。其优点是迭代计算的高效性并能得到全局最优解。利用Graph cuts方法,将基于活动轮廓模型和水平集方法的SAR图像分割模型转化成一个新的模型,可用最大流/最小割方法来求解。实测SAR图像的分割实验表明：提出的新模型所需运行时间大约是基于水平集的活动轮廓模型所需时间的一半,分割精度也得到了较大的提高。     

一种基于高斯混合模型粒子滤波的故障预测算法

针对一类故障预测问题提出了一种基于粒子滤波的故障预测算法。在算法的状态估计阶段,采用联合估计和粒子滤波同时估计对象系统故障演化模型状态和未知参数的后验分布。在算法的状态预测阶段,采用了两种不同的计算方法：一种方法是对状态变量当前时刻的后验分布进行迭代采样,从而获得未来时刻的状态变量的先验分布;另一种方法是采用数据驱动的方法预测未来一段时间内对象系统的量测信息,从而将未来时刻状态变量的先验分布的预测问题转化为一个求解后验分布的估计问题。采用高斯混合模型近似随机变量分布密度,从而将两种方法的计算结果在一个统一的预测框架之下进行有效交互,进一步提高了预测的准确性和可靠性。在算法的决策阶段,在获取的故障演化模型状态变量分布基础上,结合一定的故障判据近似计算出对象系统剩余寿命分布。故障预测仿真实验结果证明了所提算法的有效性。     

混合高斯测量噪声下的多模型滤波

就带有混合高斯测量噪声的离散时间系统 ,提出了一种简化的多模型滤波。理论分析证明该滤波方法用较少的计算量得到了与交互多模型滤波相同的估计性能。为满足应用要求 ,给出了该滤波器的数值鲁棒实现方法。一个关于仅有方位测量的制导例子验证了该滤波算法的有效性。     

基于塔形形态算法的SAR图像相干斑抑制

提出将塔形形态算法用于抑制SAR图像中相干斑处理，为减少塔形处理中由于下采样造成的信息损失，从并行处理的角度出发，对塔形形态滤波器提出了改进，将下采样中的各子图同时进行形态滤波处理，在上采样中将各子图合并。经分析和处理表明这两种算法用于SAR图像滤波都能有效地去除相干斑噪声。与塔形形态滤波、Lee滤波器算法比较，采用并行算法处理后图像的各项指标有明显的改善。     

基于正交小波变换的目标检测方法

理论分析表明,独立高斯噪声经过正交小波变换后保持方差和独立性不变。基于Mallat的小波多分辨分析,通过对小波系数进行平方律处理,建立了基于正交小波变换的恒虚警率检测器模型,推导了相应的虚警和检测概率公式,分析了噪声未知情况下小波系数序列长度对检测性能的影响,并给出了合适的长度值。实验结果表明,所提出的检测器能满足不同虚警概率和杂波背景的要求,具有较好自适应性。     

基于Contourlet变换的图像去噪算法

针对小波变换不能有效地表示图像纹理和轮廓的缺陷,本文重点研究了基于Contourlet变换的图像去噪算法。首先对图像进行Contourlet变换,得到能量集中分布的变换系数,再对变换后的系数应用Bayes-Shrink去噪方法进行降噪处理,并分别比较了运用硬阈值方法和软阈值方法的处理效果。结果表明:基于Contourlet变换的图像去噪算法在峰值信噪比(PSNR)效果和去噪质量上都优于小波变换。     

基于SIFT和仿射变换的航空器起飞图像跟踪方法

针对机场监视的需要,结合航空器起飞特征,研究了尺度不变特征变换( SIFT)算法和仿射变换模型,在对图像进行灰度图像序列处理的基础上,提出了将SIFT特征点跟踪与仿射变换相结合对航空器起飞信息识别、跟踪的方法。以滨海国际机场的一个起飞过程为例,对图像序列进行了运动目标识别和帧间特征点的匹配,验证了方法的可行性,为机场航空器的起飞跟踪方法提供参考。     

基于控制线方法的机载SAR和可见光图像匹配应用研究

根据无人机(UAV)景象匹配导航的现实需求,对具有典型人造场景的机载合成孔径雷达(SAR)图像与可见光图像,提出一种基于直线特征的SAR图像与可见光图像配准方法.首先,利用改进的直线段检测(LSD)方法提取图像直线特征;其次,构造控制线并设计了一种基于控制线的图像配准方法;最后,依据仿射变换模型实现了待配准图像的精确自动配准.实验表明,在SAR和可见光图像存在较大灰度差异、旋转和平移的情况下,该算法仍能精确配准图像,且运算时间大幅减少,能够满足一些实时性较强的应用.