收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

新型二阶统计描述子及其在物体检测与跟踪方面的应用

洪晓鹏  
【摘要】:随着在视频监控、自然人机交互系统和智能交通系统中越来越多地应用,物体检测与跟踪技术已经成为计算机视觉领域的关键技术之一。本文针对物体检测与跟踪任务中普遍存在的类内散度大和类间可区分度低的问题,选择了具有较好判别力和鲁棒性的基于图像二阶统计特性的区域描述子作为技术路线。针对传统二阶统计描述子计算效率较低的缺点,本文提出了一种新型的二阶统计图像区域描述子,定义了该描述子之间的距离度量以及多个描述子的均值;在此基础上,本文探讨了如何将所提区域描述子用于图像整体表达,并结合常用的分类学习算法构造物体检测器;此外,本文研究了如何利用所提区域描述子对跟踪目标进行有效建模;最后,本文探讨了在集成学习框架下如何设计与描述子之间距离定义相对应的高效分类器。具体地,本论文的主要研究内容如下: 第一、二阶统计区域描述子包含了给定图像区域的多种特征(信息)的统计信息,具有判别力较强、鲁棒性较好和维数较低的优点。但是传统的二阶统计描述子,即协方差矩阵存在计算效率较低和对应的分类器设计过于复杂的问题。为克服这些问题,本文提出了一种名为Sigma set的新型图像区域描述子。Sigma set是由少量特征向量构成的集合,其和给定图像区域具有相同的二阶统计特性。它可以通过矩阵分解唯一高效地得到。为了使其成为可胜任多种计算机视觉任务的有效描述子,本文进一步为其定义了距离度量和描述子的均值。所提描述子具有和传统协方差矩阵类似的强判别力和鲁棒性。集合形式使得描述子间的距离度量最终转化为向量空间上的集合元素间距离,因此计算效率要远高于传统二阶统计描述子相应的黎曼流形距离的计算。结合近邻分类器在纹理分类任务中验证了所提描述子的有效性。 第二、本文致力于将所提区域描述子应用到物体检测任务。为此,本文将Sigma set区域描述子扩展到对包含物体的整个图像进行描述,称为Sigma set图像表示。和协方差矩阵图像表示相似,Sigma set图像表示同样具有对图像区域信息较强的概括和描述能力。Sigma set描述子的特定距离定义使得Sigma set物体表示可以向量表示并直接与常用学习算法相结合,与协方差矩阵物体表示的黎曼流形分类器相比更为高效。物体检测的实验表明,Sigma set物体表示结合常用分类器能够以更高的效率获得与传统协方差矩阵物体表示及相应黎曼流形分类器类似的性能。 第三、本文致力于将所提出的Sigma set描述子应用于实时跟踪任务。由于跟踪的目标物体往往要经历表观的变化,如何能有效对跟踪目标进行建模并适应其表观变化一直是跟踪研究的重要课题。为此,在物体分块Sigma set表示的基础上,本文提出了贝叶斯推理框架下的核函数隐含在线学习实时物体跟踪方法。所提方法具有以下优点:首先,分块Sigma set表示可以有效地对跟踪目标进行描述;其次,目标的局部分块由核函数隐含在线学习算法进行建模,可以从历史观测中有效得到目标估计,快速而鲁棒地适应物体的表观变化;再次,多个分块核函数隐含在线模型的输出由仲裁器进行融合,有效地克服部分遮挡所带来的影响;最后,贝叶斯推理框架确保了跟踪的实时性。多个视频序列上的实验结果证明了所提方法可以有效克服由物体表观变化、运动和部分遮挡带来的影响。 第四、区域描述子只有结合相应的距离度量才能取得较好的性能。传统的非线性分类器可以使用和描述子相对应的距离度量,但其计算效率较低。为了解决这个问题,本文致力于在集成学习框架下设计一种既能与特定区域描述子的距离定义相适应,又可以高效计算的弱分类器学习算法。为此提出了样本预映射弱分类器学习算法。样本预映射是在弱学习或者弱分类“之前”进行的一个增强步骤,它来源于与特定区域描述子的距离度量相对应的非线性核函数,它是与输入向量等维数的非线性变换。在预映射之后的空间进行线性弱学习可以有效逼近与核函数所衍生的隐空间上的最优线性分类面。人体与车辆检测的实验证明了所提方法可以以线性分类算法的效率达到非线性分类算法的性能。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 袁泽剑,郑南宁,贾新春;高斯-厄米特粒子滤波器[J];电子学报;2003年07期
2 陈睿;刘国翌;邓宇;李华;;结合粒子滤波和局部优化方法的人体运动跟踪[J];计算机辅助设计与图形学学报;2006年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘金红;陆余良;施凡;宋舜宏;;基于语义上下文分析的因特网人物信息挖掘[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年04期
2 许高程;张文君;王卫红;;支持向量机技术在遥感影像滑坡体提取中的应用[J];安徽农业科学;2009年06期
3 管翠萍;;药物靶标G蛋白偶联受体的识别预测[J];安徽农业科学;2010年24期
4 刘婷婷;;基于支持向量机的水稻纹枯病识别研究[J];安徽农业科学;2011年28期
5 曾好平;图像灰度熵特征与SVM分类结合的人脸检测[J];鞍山科技大学学报;2004年06期
6 高闯;王立东;周世宇;;基于支持矢量机的宫颈细胞分类[J];辽宁科技大学学报;2009年03期
7 汪廷华;田盛丰;黄厚宽;廖年冬;;样本属性重要度的支持向量机方法[J];北京交通大学学报;2007年05期
8 钟尚平;林静;;一个基于TSVM的GIF图像通用隐写检测方法[J];北京交通大学学报;2009年02期
9 尚磊;刘风进;;基于支持向量机的手写体数字识别[J];兵工自动化;2007年03期
10 王京玲,叶龙,张勤;基于遗传算法的粒子滤波器在目标跟踪中的应用[J];北京广播学院学报(自然科学版);2005年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;An effective procedure exploiting unlabeled data to build monitoring system[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(下)[C];2012年
2 ;A Novel Kernel PCA Support Vector Machine Algorithm with Feature Transition Function[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 张彬;金连文;;基于AdaBoost的手写体汉字相似字符识别[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 吕蓬;柳亦兵;马强;魏于凡;;支持向量机在齿轮智能故障诊断中的应用研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 刘国成;王永骥;;一种基于粒子滤波的单目视觉目标跟踪算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 Yang Taekyu;Kang Sukbum;;Tracking for Moving Object Using Invariant Moment and Particle Filter[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 ;Fault Pattern Recognition of Rolling Bearings Based on Wavelet Packet and Support Vector Machine[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 蒋少华;桂卫华;阳春华;唐朝晖;蒋朝辉;;基于主元分析与支持向量机的方法及其在密闭鼓风炉过程监控诊断中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 王海丰;李壮;任洪娥;赵鹏;;基于非下采样Contourlet变换和SVM的纹理图像分割算法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
10 ;Rapid Target Recognition and Tracking under Large Scale Variation Using Semi-Naive Bayesian[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵莹;半监督支持向量机学习算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 梁洪;基于内容的医学图像检索及语义建模关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 殷志伟;基于统计学习理论的分类方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 柏坚;非线性数学地质模型研究及在滇东南金矿成矿预测中的应用[D];中国地质大学(北京);2010年
8 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 姚志明;基于步态触觉信息的身份识别研究[D];中国科学技术大学;2010年
10 章鹏;多尺度特征检测:方法和应用研究[D];中国科学技术大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱杰;一种基于聚类的支持向量机反问题求解算法[D];河北大学;2007年
2 李金华;基于SVM的多类文本分类研究[D];山东科技大学;2010年
3 马冉冉;集成学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
4 江达秀;基于HMAX模型的人脸表情识别研究[D];浙江理工大学;2010年
5 李朋勇;基于全矢高阶谱的故障诊断方法及其应用研究[D];郑州大学;2010年
6 刘松;基于OCSVM和主动学习的DDOS攻击分布式检测系统[D];郑州大学;2010年
7 左国辉;基于子空间方法的人脸识别技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 刘晨;灾难现场中人体检测[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 杨欣颖;潜器光视觉目标识别技术的研究与设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 赵宏;灾难现场中人体腿脚部检测[D];哈尔滨工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈睿,刘国翌,赵国英,张俊,李华;基于序列蒙特卡罗方法的3D人体运动跟踪[J];计算机辅助设计与图形学学报;2005年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜涌;曹杰;杜亚玲;;一种新颖的目标区域识别算法[J];仪器仪表学报;2006年S3期
2 崔行言;黄金尧;;网络信息表研究及在有线数字电视传输中的应用[J];中国有线电视;2007年17期
3 谢军;杨习贝;杨静宇;孙怀江;宋余庆;;不完备目标信息系统中基于描述子的知识约简[J];计算机科学;2008年10期
4 王宁;一种新的多媒体信息描述国际标准MPEG-7[J];有线电视技术;2001年09期
5 万源;多媒体信息描述国际标准MPEG-7及应用[J];信息技术;2003年07期
6 纪敏;MPEG-7颜色、纹理和形状描述子[J];计算机工程与应用;2004年26期
7 张明;唐振民;杨习贝;;不完备信息系统中的否定决策规则和知识约简[J];控制与决策;2011年06期
8 张运涛,古辉;一种基于MPEG-7的图像内容描述方案[J];中国有线电视;2005年Z1期
9 黄金尧;潘旭东;崔行言;;数字电视NIT表的研究及在DVB-C中的应用[J];电视技术;2008年05期
10 张强,尹蕴菁;MPEG-7一览[J];电视技术;2001年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王建;朱明清;赵宇宙;郭明玮;陈宗海;;基于含时切割平面和区域协方差描述子的跳跃行为识别方法[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
2 戴岳刚;明东;;基于数学描述子的步态图像处理方法研究[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
3 张静茹;何耀;刘兴涛;朱明清;陈宗海;;基于区域协方差描述子的视频静止目标检测[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
4 熊刚强;齐东旭;;基于分段多项式描述子和BP网络的形状识别方法[A];第十五届全国图象图形学学术会议论文集[C];2010年
5 原琨;姚鸿勋;纪荣嵘;;基于时空关联的角色关系挖掘[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年
6 张聪;明东;万柏坤;;基于小波描述子和人体骨架模型的多视角融合步态识别[A];天津市生物医学工程学会第29届学术年会暨首届生物医学工程前沿科学研讨会论文集[C];2009年
7 欧梅芳;宋瑞霞;;V-系统在信息重构与字符识别中的应用探索[A];中国图学新进展2007——第一届中国图学大会暨第十届华东六省一市工程图学学术年会论文集[C];2007年
8 许青松;;QSAR建模的boosting方法[A];第九届全国计算(机)化学学术会议论文摘要集[C];2007年
9 金培权;周英华;岳丽华;龚育昌;;基于历史拓扑和描述子的时空变化表示[A];第二十届全国数据库学术会议论文集(研究报告篇)[C];2003年
10 王晓鹏;苏亮;韩伟红;周斌;;大型分布式系统部署一致性的研究与实现[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(三)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 杨燕贻;及早发现孩子的致残性疾病[N];家庭医生报;2006年
2 本报记者 卞晨光;计算机视觉技术获重大进展[N];科技日报;2006年
3 刘蒸蒸;陈振魁代表——加强《航空法》宣传[N];台州日报;2007年
4 胥绍禹 摘译;超声波接近传感器[N];电子报;2008年
5 简宁;用手机拍照的窍门[N];卫生与生活报;2008年
6 周梦;重力自行车市场前景广阔[N];中国信息报;2008年
7 王默存;比飞碟还要神奇的飞棍[N];中国商报;2005年
8 昭和;孩子斜视与养育失当有关[N];保健时报;2005年
9 孙凤珍;为近视患者支招[N];卫生与生活报;2006年
10 赵卓昀;美巨型雷达运往阿拉斯加,监视亚洲?[N];新华每日电讯;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 洪晓鹏;新型二阶统计描述子及其在物体检测与跟踪方面的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 任桢;图像分类任务的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘楠;视频广告内容分析与理解[D];北京交通大学;2012年
4 虞旦;基于单目视觉的移动机器人室外环境下全自主智能跟随技术研究[D];浙江大学;2009年
5 王军伟;融合全局与局部信息的形状轮廓特征分析与匹配[D];华中科技大学;2012年
6 陈国华;手性药物分子结构表征及定量构效关系研究[D];重庆大学;2010年
7 戴鹏;货车典型故障图像识别算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 戴鹏;货车典型故障图像识别算法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 王哲;基于初级视觉机制的图像编码模型研究[D];北京交通大学;2011年
10 舒茂;新型氨基酸结构表征方法及其在定量构效关系中应用研究[D];重庆大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭兴伟;基于视觉的手势识别算法研究[D];上海海事大学;2003年
2 倪江荣;基于时空描述子的动作识别模型研究[D];华东师范大学;2012年
3 冯冰;基于时空特征和词袋模型的多模态视频内容识别算法研究[D];上海交通大学;2011年
4 张波;对称集及其在形状识别中的应用研究[D];北方工业大学;2008年
5 丰锋;多肽结构表征及其在抗菌肽定量序效关系中的应用[D];湖南农业大学;2011年
6 宋金龙;图像描述子与高维空间特征检索[D];上海交通大学;2010年
7 屈明涛;基于形状的图像检索算法的研究[D];陕西师范大学;2011年
8 陈婷;三维氨基酸描述子在肽类定量构效关系研究中的应用[D];山西大学;2011年
9 娄天禺;基于上下文相关性的视觉特征表示及其应用[D];北京交通大学;2012年
10 车挺;新型氨基酸描述子及其在肽QSAR中的应用[D];陕西科技大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026