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《西北工业大学》 2003年
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Bayesian运动图像分析

龙翔  
【摘要】: 运动图像分析是各种图像处理方法的一种综合应用,也是所有计算机视觉研究的第一步。 本文的研究目的是先对Bayesian统计分析方法在运动图像分析过程中的应用进行深入的研究和比较,再在此基础上,利用多分辨率技术,构造出一种新的运动图像分析方法,它应该具有更高的精确度和更高的运算速度。本文的主要工作内容如下: 1.研究了Bayesian图像处理理论和Markov随机场理论,并建立了图像区域仿射运动模型,从而确立了本文运动分析的核心——模型的运动参数。建立模型的主要根据是假设所分析的目标在像平面上的投影随着时间的推移所发生的演化过程可以用一个仿射运动模型来模拟。把仿射运动模型带入Markov随机场理论中,就得出了本文运动图像分析的基本方法——自适应运动图像分割方法。然后,对Bayesian运动图像分析的初始化过程进行了深入的研究。 2.为了求解运动图像的Markov随机场过程,将几种基本的Bayesian图像分割方法进行了研究和比较。首先讨论了Gibbs采样器的概念和收敛性,然后在此基础上详细研究了Metropolis算法、ICM算法以及HCF算法等快速退火算法。在以上几种方法中,Metropolis算法是最接近于模拟退火的方法,但也有模拟退火算法的收敛缓慢的特点。ICM方法是最为快速的退火方法,它相当于把温度固定在0度时的退火过程,但不可避免地会收敛于一个局部极小点。为此,人们提出了稳定性的概念,产生出HCF算法,并把初始化过程并入HCF方法中,使最模糊的位置最后收敛。HCF方法收敛的精确性是以牺牲算法的计算时间为代价的,并且,它也没有完全解决本文的局部极小问题。由于这几种基本的图像处理方法在本文的运动分析过程中,在图像的分割和参数估计上的精确度相差不大,所以本文在后续的分析过程中,采用ICM方法作为运动图像分析的基本退火算法。 3.为了解决大尺寸图像上的运动分割问题,也为进一步提高运动图像分割的精度和运算速度,提出采用多分辨率技术来进一步改进本文的运动图像分析方法,并由此建立了Gaussian图像金字塔。在多分辨率运动图像分析过程中,分辨率的降低不但不会影响分析结果的精确性,而且还可以将小尺度上的分析结果作为初始值,应用到大尺度图像中去。这一点正好满足了快速退火方法中所要求的精良准确的初始分割的要求。多分辨率分割过程中的一大问题是:当把低分辨率图像上的运动参数估计结果传递到高分辨率的图像上去时,要尽量降低奇异点对分析结果的影响。为此,本文对几种多分辨率条件下的运动参数估计方法,即 MRSL方法、IRSL方法以及PSM方法进行了研究和比较。在这三种方法中,PSM 方法具有最令人满意的参数估计性能,即稳定性和精确性。 4.针对现有的多分辨率运动图像分析过程中存在的缺点,提出了我们的解 决方案,并形成了一种新的多分尺度随机场运动图像分析方法。在当前的多分辨 率分析方法中,低分辨率的图像在计算完成后就不再被使用了,所以分析过程中 的多尺度信息并没有被很好地利用。为了充分利用多尺度图像中的交互信息,进 一步完善多分辨率分析方法,本文提出在分析过程中采用一种新的多尺度图像分 析框架,即自回归一子波模型作为分析的基础;然后,引入了多尺度随机场的概 念,使图像分析过程能够成为一种前后向搜索过程,有效地利用原先为冗余的层 与层之间的交互信息;再在运动分析过程中嵌入了序贯极大后验估计方法,用以 估计层与层之间的图像特征参数。当本文所提出的新的多尺度运动图像分析方法 形成之后,在MRF图像分析过程中令人困扰的计算量很大的迭代最优化过程(即 退火过程)被避免了,从而使我们的分析方法能够更加精确和更加快速。 5.为了今后进一步研究的需要,对图像分析后的处理过程进行了简单的讨 论,使后续长图像序列分析能够有一个简单的草图。 为了在Bayesian统计分析方法的基础上,采用多分辨率技术,发展出一种 新的,具有更高的精确度和更高的运算速度的运动图像分析方法,本文所作的学 术贡献如下: 1.在多分辨率运动图像分析过程中,Gaussian金字塔模型过于简单,无法 使算法的精度和计算效率得到进一步的提高,鉴于子波变换与多分辨率分析方法 之间的相似性,提出采用子波变换的方法来代替传统的多分辨率方法中的 Gaussian金字塔。 2.为了解决普通的图像子波变换过程不能直接应用于解决本文中的运动图 像分析问题,提出采用自回归—子波模型来取代以前所使用的Gaussian图像 金字塔模型,使得在运动分析过程中,原先为冗余的尺度信息能够在后续的分析 中被继续使用。 3.为了将尺度信息应用于多分辨率运动分析之中,提出在现有的多分辨率 运动图像分析过程中加入多尺度随机场的概念,从而使图像分析过程能够成为一 种前后向的搜索过程,有效地利用原先为冗余的层与层之间的交互信息,提高运 动图像分析精度。 4.为了配合在分析过程中加入的多尺度随机场的概念,提出在现有的过程 中增加序贯极大后验估计方法,用以估计图像特征参数,从而进一步完善运动图 像的多分辨率分析方法。 5.
【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】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 王娴;基于图像的可展开机构运动估测与分析[D];西安电子科技大学;2011年
2 刘一舟;基于马尔可夫随机场的超声图像降噪分析[D];武汉大学;2005年
3 令狐永芳;基于参数估计的运动图像分割算法的研究与应用[D];江南大学;2007年
4 朱婧;基于视频图像分析的交通事件检测方法研究[D];长安大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林雪原;;基于交互式多模型的多传感器组合导航系统[J];兵工自动化;2011年06期
2 林雪原;王杰;骆卉子;;基于小波辅助的GPS/SINS组合导航系统故障检测与信息融合算法[J];兵工自动化;2012年02期
3 李俊韬;张海;范跃祖;;复杂交通场景中多运动目标分割算法[J];北京航空航天大学学报;2006年03期
4 李晶,王振国,陈裕明,唐湘蓉;小波包变换叠前地震资料去噪方法研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2003年05期
5 张晓波;刘文耀;张小丽;;一种基于支持向量机的视频对象分割新方法[J];传感技术学报;2007年09期
6 吴文杰;黄大贵;董政;;基于Spline插值的分布式多速率数据帧扫描同步重构技术[J];传感技术学报;2011年08期
7 车金锐,曹志伟,吕峰;基于多速率传感器数据融合技术的最小二乘估计[J];传感器技术;2004年09期
8 闫莉萍;刘宝生;周东华;吕锋;;多速率传感器数据融合及在设备监测中的应用[J];传感器技术;2005年12期
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10 林雪原;;GPS/SINS组合导航系统的多尺度融合算法研究[J];电子科技大学学报;2011年05期
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1 孙航;刘荣利;文成林;;一类连续不确定动态系统的鲁棒融合滤波器设计与性能分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 黄慧敏;文成林;徐晓滨;;机载ISAR距离跟踪建模及其非线性滤波研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 余跃;刘藻珍;;扩展卡尔曼滤波器在导弹制导系统中的应用与仿真[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
4 佘永业;李熙莹;赵有婷;;一种车辆的宏观光流速度的计算方法[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
5 么键;刘冀伟;韩旭;王志良;;基于光流的运动人体提取[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
6 毛燕芬;施鹏飞;;基于对象的视频分割研究[A];信号与信息处理技术——第一届信号与信息处理联合学术会议论文集[C];2002年
7 胡健闻;汤翔;刘领献;柴苍修;;机械加工表面形貌评定的多尺度分析方法[A];先进制造技术论坛暨第二届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2003年
8 曹洁;黄静;;基于卡尔曼滤波的信号小波估计及分解[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 江刚武;空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D];解放军信息工程大学;2009年
2 张健;动平衡测量的若干关键技术问题研究[D];浙江大学;2010年
3 任彬;精密塑料注射成型装备产品数字化设计关键技术及平台构建[D];浙江大学;2010年
4 王丹;多维多分辨仿生识别方法研究[D];吉林大学;2011年
5 李宝;三维点云的鲁棒处理技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 易俐娜;面向对象遥感影像分类不确定性分析[D];武汉大学;2011年
7 方俊涛;响应曲面方法中试验设计与模型估计的比较研究[D];天津大学;2011年
8 刘辉;电缆故障诊断理论与关键技术研究[D];华中科技大学;2012年
9 刘新春;面向MPEG-4的视频分割算法研究[D];中国科学院电子学研究所;2000年
10 黄宁;遥感图象中模式分类技术的研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
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1 孔文杰;基于图像处理和DSP的交通灯实时智能控制系统研究[D];郑州大学;2010年
2 王贤明;基于椭球集员估计理论的神经网络学习算法研究[D];长沙理工大学;2010年
3 刘明宇;视频图像处理关键算法与智能视频监控系统研究[D];浙江大学;2011年
4 杨强;交通视频监控中车辆检测与跟踪的研究[D];合肥工业大学;2011年
5 徐廷梁;具有传输与带宽约束的网络数据融合算法研究[D];杭州电子科技大学;2011年
6 陆昳丽;面向对象的农田目标遥感识别与提取研究[D];南京大学;2011年
7 吴盛金;注塑制品表面缺陷分析及自动识别研究[D];华南理工大学;2011年
8 邹洪;实时动态手势识别关键技术研究[D];华南理工大学;2011年
9 刘英峰;认知网络的流量预测和负载均衡研究[D];南京邮电大学;2011年
10 赵建国;基于运动特征的视觉注意计算模型研究[D];山东大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 武英利,胡天明;小径管异种钢焊接接头超声波探伤技术的探讨[J];电力建设;1999年03期
2 刘党辉,沈兰荪;视频运动对象分割技术的研究[J];电路与系统学报;2002年03期
3 乔光军,杨兆选;基于虚拟线的交通信息视频检测技术及应用[J];电子技术应用;2005年09期
4 陆明俊,王润生;计算机视觉中的Markov随机场方法[J];电子科学学刊;2000年06期
5 陈建忠,史耀武,史淑;粗晶材料超声检测信号处理[J];核动力工程;2000年02期
6 程兵,王莹,郑南宁,贾新春,袁泽剑,李青,卞正中;基于Markov随机场和FRAME模型的无监督图像分割[J];中国科学E辑:信息科学;2004年04期
7 王新余,张桂林;基于光流的运动目标实时检测方法研究[J];计算机工程与应用;2004年01期
8 陈泽志,吴成柯,沈沛意;计算机视觉测量系统的误差模型分析[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年05期
9 汪西莉,刘芳,焦李成;融合上下文信息的多尺度贝叶斯图像分割[J];计算机学报;2005年03期
10 计文平,郭宝龙,丁贵广;基于虚拟线圈的光流法车流量检测[J];计算机仿真;2004年01期
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1 林亚忠;基于Gibbs随机场模型的医学图像分割新算法研究[D];第一军医大学;2004年
2 张春森;序列立体图象三维运动物体定位与跟踪[D];武汉大学;2004年
3 包红强;基于内容的视频运动对象分割技术研究[D];上海大学;2005年
4 赵孟良;空间可展结构展开过程动力学理论分析、仿真及试验[D];浙江大学;2007年
5 张晓玲;远距离运动物体动态参数测试技术的理论和实验研究[D];天津大学;2005年
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1 赵斌;超声检测信息处理系统的研究[D];大连理工大学;2000年
2 刘红霞;图像分割算法的研究与实现[D];华东师范大学;2004年
3 王宁;基于视频的车辆跟踪与交通事件检测[D];四川大学;2005年
4 颜文才;视频动目标检测与跟踪算法研究[D];国防科学技术大学;2004年
5 伍友龙;基于图像分析的高速公路交通事件检测算法研究[D];长沙理工大学;2005年
6 张鹏;Markov随机场在图像处理中应用的研究[D];华中科技大学;2005年
7 鲍占阔;基于视频图像的交通信息处理方法研究与实现[D];北京工业大学;2006年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 刘敏;基于统计方法的交通事件检测[D];武汉理工大学;2010年
2 董静远;复杂背景下的手势分割方法研究[D];华南理工大学;2011年
3 刘振华;用于飞行员智能模型的上肢行为研究[D];上海交通大学;2012年
4 高秀艳;基于隐马尔可夫模型的氧乙炔火焰燃烧状态识别研究[D];河北大学;2010年
5 宫左晓东;基于马尔可夫随机场的图像恢复和增强[D];武汉理工大学;2012年
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1 崔巍;王硕仁;朱陵群;邹忆怀;翟建英;王席玲;;平均光密度值分析法和阳性染色面积分析法在免疫组化图像分析中的对比研究[A];2008中华中医药学会内科分会中医内科学科建设研讨会论文汇编[C];2008年
2 张雷;张连卫;张建民;;二维各向异性及可破碎粒状材料试验研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 詹志坤;董再励;Balaji Srinivasan;童兆宏;姚萍;李文荣;;玻璃-PDMS微混合器效率研究[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
4 林世毅;苏广川;陈东;韩晓广;;基于二步法的边缘细化算法研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
5 黄光健;杨利;黄永;胡青茂;;乳腺纤维腺瘤的超声图像分析[A];第八次全国中西医结合影像学术交流大会暨全国中西医结合影像学研究进展学习班论文集[C];2005年
6 程文;村井一;木俊男;山本富士夫;;气液两相流不稳定特性的实验研究[A];第七届全国水动力学学术会议暨第十九届全国水动力学研讨会文集(上册)[C];2005年
7 张桂珍;朴松兰;盛春华;崔亚南;宋旸;常颖;;联合微量营养素胰岛β细胞保护作用的图像分析研究[A];第六届全国生物医学体视学学术会议暨第九届全军军事病理学学术会议、第五届全军定量病理学学术会议论文汇编[C];2005年
8 陈育彦;屠康;柴丽月;潘磊庆;;基于激光图像分析检测苹果表面损伤和内部腐烂的研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
9 刘旭花;孟祥增;刘俊晓;吴鹏飞;;一种基于知识库的图像对象自动识别方法[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年
10 周业如;陈健;王健;;电气设备红外成像图库与远程辅助诊断系统研究[A];第一届电力安全论坛优秀论文集[C];2008年
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1 本报记者 杨谷;用手机看电影无须等3G[N];光明日报;2002年
2 王峰;液晶电视开始“割尾巴行动”[N];中国消费者报;2006年
3 本版编辑  记者 执一  企通社;面向2008 厦华“蓝极”液晶电视上市[N];中国电子报;2007年
4 殷婷;钢铁业一项国标在新冶钢诞生[N];黄石日报;2007年
5 隆文;厦华针对全球市场特推蓝极高端液晶[N];中国质量报;2007年
6 瞿晓雄;几款国产52英寸高清晰液晶电视机[N];电子报;2008年
7 翟伊娜;夏新DVD新品:晶典8900[N];中国电子报;2003年
8 记者楚益祥;碟机产业迎来春天[N];市场报;2003年
9 刘全恩;降耗技术获突破等离子应用将更广泛[N];中国电子报;2008年
10 黎文;安星成为Cellomics的中国经销合作商[N];医药经济报;2004年
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1 龙翔;Bayesian运动图像分析[D];西北工业大学;2003年
2 郭丹;基于主体建模方法的多分辨率城市人口紧急疏散仿真研究[D];华中科技大学;2010年
3 李小根;流域可视化多分辨率大场景模型研究[D];郑州大学;2010年
4 刘宝宏;多分辨率建模的理论与关键技术研究[D];国防科学技术大学;2003年
5 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
6 王琼华;多分辨率遥感图像复合分类方法研究[D];清华大学;2011年
7 殷海青;图像分析中的非负矩阵分解理论及其最优化和正则化方法研究[D];西安电子科技大学;2011年
8 张锦;多分辨率空间数据模型理论与实现技术研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
9 彭青松;Bayesian网及其在图像分析中的应用研究[D];合肥工业大学;2005年
10 冯野;利用细针穿刺的细胞形态定量分析诊断乳头状甲状腺癌的可行性研究[D];吉林大学;2006年
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1 王静;结合图像分析的四探针测试系统研究[D];河北工业大学;2003年
2 高水平;织物疵点检测的图像处理技术[D];青岛大学;2005年
3 周卫佳;基于EMD和MP方法的医学信号和图像分析[D];北京邮电大学;2010年
4 李国强;基于顶点链编码的表格图像分析[D];华东师范大学;2004年
5 赵甘婷;整合素β_1、血管内皮生长因子(VEGF)在胃癌中的表达及与胃癌浸润、转移关系的研究[D];山西医科大学;2005年
6 石林;基于对象的Web图像检索研究[D];山东师范大学;2005年
7 刘兆艳;基于机器视觉的稻种品种识别研究[D];浙江大学;2006年
8 刘小英;基于图像分析的葡萄干分级技术研究[D];西北农林科技大学;2006年
9 张鹏;基于图像分析的聚合物混合物分散相特征参数提取与研究[D];苏州大学;2008年
10 王述生;三台县城市卫星图像处理方法研究与应用[D];电子科技大学;2007年
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