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《西北工业大学》 2003年
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图像序列光流场计算及三维场景恢复研究

陈震  
【摘要】: 视觉运动分析是研究从场景的图像序列中提取场景中目标物体的结构、位置和运动信息的理论和方法。它主要涉及到计算机视觉、人工智能、图像处理等学科,广泛应用于工业、军事和医学等领域。视觉运动分析分为基于特征的方法和基于光流场的方法。 本论文主要研究图像光流场计算方法以及由光流场重建三维运动和结构的计算理论与方法。 本文从物体光照模型的角度出发,依据物体色彩和饱和度的量在运动过程中不变的特性,把色彩和饱和度作为色彩特征不变量,提出了基于色彩和饱和度的彩色时变图像光流场计算方法,该方法不仅可以避免RGB颜色模型带来的线性相关问题,而且更符合生物视觉原理。本文选用HSV和HLS两种常用颜色模型计算彩色时变图像的光流场,实验结果表明该方法能得到相当精确的瞬时位置速度且适用于各种运动。 本文还综合视觉运动分析中的两类处理方法,提出了一种基于特征和基于光流场相结合的光流场算法,把图像中的角点作为特征点。首先在图像序列中检测和跟踪角点。然后记录角点在图像序列中的位置。最后通过理论分析认为角点的位移场近似作为图像序列的光流场。把角点的位移场近似作为图像序列的光流场,一方面可以大大减少后续重建三维运动和结构任务的计算量,另一方面解决了两类处理方法中难以解决的跟踪和匹配问题。 在3D运动和结构重建方面,本文改进了基于光流场计算3D运动和结构的线性算法,通过光流运动模型的建立,推导出由角点光流场重建3D物体运动和结构的线性算法。并用改进的线性算法对合成图像序列和真实图像序列进行实验,给出了相应的实验结果。 由于计算问题与问题的描述紧密相关,需要建立计算模型。采用好的计算模型能使光流场与3D物体运动和结构之间存在一种较简单的非线性关系。因此本文利用参考文献[127-130]中提出的非线性动态系统,推导出该非线性动态系统的计算模型,结合计算得出的角点光流场,给定计算模型的初始值和初始状态,采用广义卡尔曼滤波递归地计算图像序列中3D物体的运动和结构。 一般来说,图像特征抽象层次的提高,将更有利于进行图像处理和分析,而且直线特征比点特征更容易检测。直线在大多数人造环境中是最基本的特征,直线可以很稳定地检测和跟踪。 本文在基于直线光流场重建3D运动和结构方面进行了大量的工作。 首先综合边缘直线分割的研究成果,给出了改进后的边缘直线分割方法,该方法以图像边缘的链码表示为基础,逐步删除对完成计算机视觉任务没有意义的链码,并用最小二乘法拟合成图像直线。改进后的方法能尽可能多地从图像中提取直线信息,既可以较准确地提取直线的端点信息,又能得到直线的准确表示。 其次本文提出了一种基于Hough变换的直线跟踪新方法,该方法利用Hough变换中的点线对偶性原理,将在图像空间中对直线的跟踪转化为在参数空间中对点的跟踪。还给出了该直线跟踪方法的合理几何解释。 最后本文提出了一种基于直线光流场重建3D运动和结构的新算法。图像直 线运动时,直线坐标对时间的一阶导数(即速度或称为一次光流)和二阶导数(即 加速度或称为二次光流),由图像中所有的特征直线的坐标、速度和加速度就形 成了一个直线的光流场,本文给出了直线光流场的数学描述。通过建立求解空间 物体运动参数的线性方程组,利用三幅图像ZI条直线对应关系,可以求得物体 的运动12个参数以及空间直线坐标。但是在实际应用当中,要找出这ZI条直线 以及其对应关系是很困难的,因此本文提出的运用解非线性方程组的方法,只需 要6条直线的光流,就可以分步求出物体的12个运动参数,并根据求得的12个 运动参数和一致的图像坐标系中的直线坐标,求得空间直线的坐标,最终实现了 3D场景的恢复。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
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1 李德仁;江志军;;车载视频图像序列卡尔曼滤波及其移动量测应用[J];测绘科学;2006年04期
2 江志军;易华蓉;;一种基于图像金字塔光流的特征跟踪方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2007年08期
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1 周文玲;增强现实中动态纹理的识别与重建技术研究[D];华东师范大学;2011年
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3 傅松寅;基于嵌入式的视频监控前端智能化相关技术的研究及实现[D];宁波大学;2010年
4 胡觉晖;智能驾驶视觉辅助技术的研究[D];昆明理工大学;2011年
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8 张逊;基于鱼眼相机的后方渐近车辆检测算法的研究与实现[D];东北大学;2010年
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【参考文献】
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1 曹三省;光流场估计算法的优化分析[J];北京广播学院学报(自然科学版);2001年04期
2 黄波,杨勇,王桥,吴乐南;一种自适应的光流估计方法[J];电路与系统学报;2001年04期
3 林强,林永华;心脏结构序列截面像光流场检测的研究[J];电子测量与仪器学报;2000年01期
4 吴新根,罗立民;一种改进的光流场计算方法[J];电子学报;2000年01期
5 李俊博,万明习;基于遗传算法的非刚性体光流场估计方法[J];电子学报;2001年01期
6 林强;心脏B超轮廓光流场的一种检测方法[J];电子学报;1996年04期
7 陈震,高满屯,沈允文;机器人视觉中彩色时变图像光流场计算的综述[J];机器人;2001年06期
8 傅洁,吴立德;综合图像分割与光流计算的连续处理方法[J];计算机学报;1993年07期
9 胡占义,杨长江,马颂德;Hough变换的新定义[J];计算机学报;1997年08期
10 费旭东,荆仁杰;基于知识的快速角点提取[J];计算机学报;1994年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 林鹰;付洋;;基于颜色与边界几何特征的移动侦测布防方法[J];安防科技;2008年05期
3 汤进,罗斌;融合角点信息的直线增强[J];安徽大学学报(自然科学版);2003年04期
4 张崚,路威;基于小波尺度共生矩阵的分割算法在地物提取中的应用[J];安徽工程科技学院学报;2002年02期
5 李景福;赵进辉;龙志军;刘诗安;;基于离散小波变换的农业图像处理研究[J];安徽农学通报;2007年03期
6 吕小莲;张祖立;吕小荣;;机器视觉识别田间成熟番茄的研究[J];安徽农业科学;2008年04期
7 刘立波;基于数学形态学的二值图像骨架抽取算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年01期
8 吕英华;牛守强;;基于MATLAB的金属材料显微图像处理[J];鞍山科技大学学报;2006年03期
9 吴晓辉;邓计才;;一种自适应背景更新方法及其在DM6437上的实现[J];安阳工学院学报;2011年02期
10 初广丽;肖洁;;视频分割技术浅析[J];白城师范学院学报;2006年04期
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1 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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6 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
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10 蒋建国;安红新;齐美彬;;复杂背景下快速的目标检测方法[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
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1 张淑芳;基于LabVIEW的便携式汽车仪表检测仪的研制[D];安徽工程大学;2010年
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10 解斐斐;UAV城市高质量DOM制作方法研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
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1 何海燕;施培蓓;;基于改进AdaBoost算法的行人检测方法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年03期
2 罗志昌,张松,杨文鸣,杨子彬;脉搏波波形特征信息的研究[J];北京工业大学学报;1996年01期
3 田天,周兵,李波;基于解析小波的光流计算方法[J];北京航空航天大学学报;2003年06期
4 罗志昌,张松,杨益民,李旭雯;微循环容积脉搏血流特征信息的研究[J];北京生物医学工程;2001年02期
5 刁越;吴水才;刘有军;张松;杨益民;;一种桡动脉脉搏信号的自动检波算法[J];北京生物医学工程;2006年01期
6 李红波;曾德龙;吴渝;;基于Mean-Shift和粒子滤波的两步多目标跟踪方法[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2010年01期
7 闫丽;段发阶;;单目立体视觉传感器的优化设计及精度分析[J];传感技术学报;2006年02期
8 张爱华;周义勇;朱亮;;图像化脉象采集装置的研制[J];传感技术学报;2006年04期
9 张启忠,杨纪春,罗志增;模糊边缘检测技术在机器人触觉图象处理中的应用[J];传感器技术;1998年01期
10 刘秀平;常先堂;李治隆;;一种基于边缘和区域信息的变分水平集图像分割方法[J];大连理工大学学报;2008年05期
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1 姜大志;计算机视觉中三维重构的研究与应用[D];南京航空航天大学;2002年
2 朱杰杰;增强现实中多视图几何问题的研究[D];浙江大学;2007年
3 卢宗庆;运动图像分析中的光流计算方法研究[D];西安电子科技大学;2007年
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1 陈利红;机器人视觉系统的研究与开发[D];浙江大学;2003年
2 姜涛;基于小波分析的中医脉象识别的研究[D];河海大学;2003年
3 皇甫征声;基于信息融合的人脸自动检测识别方法研究及系统实现[D];重庆大学;2003年
4 高大山;智能交通系统中运动目标检测方法的研究[D];清华大学;2002年
5 胡海;数字图像采集系统及在AGV导引中的应用[D];西北工业大学;2004年
6 丁大尉;网络数字视频监控系统前端研究[D];天津大学;2004年
7 马军防;运动目标跟踪算法的研究[D];沈阳工业大学;2004年
8 张晓磊;散乱数据点的重构[D];吉林大学;2004年
9 姚领田;数字视频中的运动特征提取方法研究[D];国防科学技术大学;2003年
10 陈小天;摄像机标定技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
【二级引证文献】
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1 王慧谟;华一新;刘小林;张瑜;;嵌入式态势显示系统的设计与开发[J];测绘科学;2008年01期
2 刘磊;李靖;卢秀山;韩晓冬;;基于组合通讯方案的移动对象管理系统[J];测绘科学;2008年01期
3 沈永林;刘军;吴立新;李发帅;王植;;基于无人机影像和飞控数据的灾场重建方法研究[J];地理与地理信息科学;2011年06期
4 胡学刚;李文羽;;梯度优化的多尺度视频光流估计[J];重庆大学学报;2011年12期
5 宣翠仙;陈晓钢;;基于线性变换模型的图像匹配[J];计算机仿真;2009年07期
6 靳海燕;熊庆宇;石欣;石为人;;基于角点动能模型的电梯轿厢内异常行为检测[J];计算机应用研究;2012年02期
7 沈志涛;;卡尔曼滤波仿真技术的应用[J];现代矿业;2011年08期
8 储珺;施芒;符祥;;基于光流的动态背景运动目标检测算法[J];南昌航空大学学报(自然科学版);2011年03期
9 李增彦;李小民;;无人侦察机半物理跟踪仿真平台设计与实现[J];测控技术;2013年03期
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1 周许超;屠大维;陈勇;赵其杰;;基于图像金字塔光流计算的夜间迎面车辆特征检测[A];PCC2009—第20届中国过程控制会议论文集[C];2009年
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1 韦金汝;彩色图像序列的光流场计算研究[D];广西民族大学;2010年
2 向川平;基于光流场的视频运动检测研究[D];西华大学;2011年
3 李晖;视频中的逆向走事件实时检测方法研究[D];北京邮电大学;2011年
4 曹倩倩;基于特征点光流估计的运动目标跟踪算法理论及分析[D];昆明理工大学;2011年
5 杨恒;基于特征点匹配的障碍物检测算法的研究与实现[D];东北大学;2009年
6 潘光远;光流场算法及其在视频目标检测中的应用研究[D];上海交通大学;2008年
7 杨超;基于混合高斯模型和粒子滤波理论的视频车辆跟踪算法[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 王堪捷;基于视频的运动车辆轨迹获取研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 张治国;基于单目视觉的定位系统研究[D];华中科技大学;2009年
10 兰昆艳;基于特征检测的车辆跟踪技术的研究[D];北京邮电大学;2010年
【二级参考文献】
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1 陈海峰,陈维南;基于区域平滑约束的光流场估计方法[J];高技术通讯;1998年09期
2 杨杨,张田文;一种新的主动轮廓线跟踪算法[J];计算机学报;1998年S1期
3 文贡坚,王润生,罗艳妮;基于结构信息的城市建筑物测量方法[J];计算机学报;2000年11期
4 文贡坚,王润生,nudt.edu.cn;从航空遥感图像中自动提取主要道路[J];软件学报;2000年07期
5 荆仁杰,陈洋;利用点结构匹配平面景物[J];通信学报;1988年02期
6 林通,石青云;一种基于边缘生长的灰度和彩色图象分割方法[J];中国图象图形学报;2000年11期
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1 关键;段慧;李茂宽;;几何代数域内的光流场改进算法[J];海军航空工程学院学报;2008年01期
2 聂烜;吴成富;陈怀民;;一种基于奇异点检测的光流场去噪方法[J];计算机工程;2009年05期
3 陈震,高满屯,沈允文;基于角点跟踪的光流场计算[J];计算机工程;2003年13期
4 李海芸;孟永定;;基于光流场的运动目标检测[J];天水师范学院学报;2008年05期
5 田建华;;基于光流与时序模板的人脸表情特征提取[J];信息与电脑(理论版);2011年03期
6 张泽旭,李金宗,李冬冬;基于光流场分析的红外图像自动配准方法研究[J];红外与毫米波学报;2003年04期
7 余棉水,黎绍发;基于光流的动态人脸表情识别[J];微电子学与计算机;2005年07期
8 陈颖,李在铭;基于鲁棒回归的运动背景补偿技术[J];信号处理;2002年01期
9 王亮;戴斌;;一种微分光流改进模型的多分辨率实现[J];计算机仿真;2008年08期
10 陈超,叶庆泰;基于图像引导的自动导引小车系统设计[J];机械设计与研究;2004年01期
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1 张岧;;基于光流场的运动目标检测与跟踪[A];湖北省通信学会、武汉通信学会2009年学术年会论文集[C];2009年
2 赵荣椿;王兵;蒋晓悦;;基于图像序列的运动估计[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年
3 张飞;樊瑜波;蒲放;刘展;;牙及颌骨CT图像序列中牙轮廓的半自动提取方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
4 何强;林宏基;;基于蚁群算法的自适应背景建模[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
5 于俊伟;薛文芳;常红星;;基于计算机视觉的航天器图像序列仿真[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
6 郑春艳;;基于光流和水平集方法的多相运动对象分割[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
7 徐晗路;李晓峰;;基于图像序列中微弱运动目标的检测[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
8 宋仁庭;杨卫平;杨明月;;模板匹配算法对运动目标自动锁定跟踪的研究[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
9 姜翰青;章国锋;董子龙;华炜;刘新国;鲍虎军;;基于图像序列的交互式快速建模系统[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年
10 潘永泉;;基于神经网络的图像序列参数估计方法[A];1994中国控制与决策学术年会论文集[C];1994年
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1 魏丫丫;他们让IPTV更精彩[N];通信产业报;2006年
2 成都 虎永存;JVC新一代液晶电视技术[N];电子报;2008年
3 本报实习记者 杨家洛;虚拟紫禁城2008年建成[N];北京科技报;2006年
4 赵进一;技术与资本,平安城市的助跑器[N];人民公安报;2006年
5 丁爱莲;在Flash 5.0中插入录像[N];中国电脑教育报;2003年
6 张晶明;骄阳下的墨镜也时尚[N];中国物资报;2000年
7 广西 钟复有;做一个自动播放的Flash相册[N];电脑报;2003年
8 湖北 Snoopy;三步把Flash搬上电视[N];电脑报;2004年
9 彭东;智能视频监控:给您最及时的危机报告[N];科技日报;2007年
10 童剑军;视频分析技术潜力无限[N];计算机世界;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈震;图像序列光流场计算及三维场景恢复研究[D];西北工业大学;2003年
2 项学智;基于彩色的微分光流估计及运动目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
3 孙春凤;基于并行处理的高速图像序列运动目标检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
4 吴婧;桌面图像序列编码方法的研究[D];浙江大学;2009年
5 韩磊;图像序列中人的行为分析和识别方法[D];北京理工大学;2009年
6 汪子君;红外相位法无损检测技术及应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 郭晓新;超分辨率重建问题的研究[D];吉林大学;2005年
8 杨国亮;人工心理相关技术研究[D];北京科技大学;2006年
9 李炜;群体目标动态分析研究[D];山东大学;2011年
10 周冬明;细胞神经网络的非线性动力学机制及应用研究[D];复旦大学;2004年
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1 高洪佳;基于光流的日侧极光图像分类研究[D];西安电子科技大学;2010年
2 袁猛;基于变分理论的光流计算技术研究[D];南昌航空大学;2010年
3 赵洁;基于变分PDE的光流计算新方法[D];天津理工大学;2012年
4 黄艳金;视觉运动估计研究[D];吉林大学;2010年
5 于晶晶;光流计算中的对偶方法[D];青岛大学;2010年
6 曹建平;基于光流场的自动飞行器着陆技术研究[D];西北工业大学;2005年
7 俞鸿波;彩色时变图像光流场的研究[D];西北工业大学;2002年
8 谭熊;基于光流分析的无人机视频运动目标检测与跟踪[D];解放军信息工程大学;2011年
9 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
10 张钟汉;各向异性的微分光流和匹配光流算法[D];西安电子科技大学;2011年
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