收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于有限脊波变换和压缩感知理论的智能交通监控系统技术研究

刘云霞  
【摘要】:随着汽车交通系统发展的日趋成熟,以计算机视觉方法采集交通信息、提供智能辅助决策、进行相关信息存储和管理为目的的智能交通监控系统越来越受到人们的重视。交通信息的获取无疑是交通监控系统的首要任务,相对于地感线圈等传统的检测以及监控手段,基于视觉的交通信息监控系统能够更直观地提供视觉信息,从而提供更全面更快速的交通信息。然而,由于实际应用中存在光照、遮挡及环境复杂多变等因素的影响,基于视觉手段获取的交通图像质量参差不齐,对后续进行的基于图像的交通信息理解提出了很高的要求。如何根据交通图像及视频的特点,寻求高效的图像表示算法、交通标志及车牌字符识别算法以及高效的压缩存储算法等关键问题,至今未有满意的解决。本论文基于新兴的有限脊波变换以及压缩感知理论进行算法研究,并从实际的工程应用出发,针对交通图像去噪、车牌字符识别以及交通视频压缩等关键问题进行应用研究。 一直以来,以寻求数字图像稀疏表示为目的的高效表示及分析方法都是信号处理领域的研究热点。在数字图像的特征表示方面,来源于数学分析、计算机视觉、统计分析以及模式识别等多个领域的多尺度几何分析理论是近年来的研究热点,包括脊波变换(Ridgelet Transform)、曲波变换(Curvelet Transform)、轮廓波变换(Contourlet Transform)、Bandelet变换和Wedgelet变换等多种方法。多尺度几何分析方法克服了传统小波变换只对水平、竖直和对角线三个方向敏感,对图像中几何结构的描述能力有限的缺陷,可以提供对图像不同尺度、不同方向的多分辨率表示。其中,脊波变换立足于图像中线奇异性的有效表示,利用Radon变换将线奇异性映射为点奇异性,然后使用小波变换来对点奇异性进行处理。鉴于道路、车牌、交通标志中大量存在的线特征,定义在离散域的有限脊波变换因其优越的线奇异特征表示能力,成为本文研究工作的基础。有限脊波变换域良好的系数集中特性为有效地区分图像内容与随机噪声提供了可能,同时基于有限脊波变换系数的特征提取算子也有望在交通字符识别中给出满意的分类效果。 在数字图像的分析方法方面,近年来发展起来的基于新型采样理论的压缩感知方法日益获得广泛关注。压缩感知方法利用信号固有的稀疏特性将传统的基于奈奎斯特采样定理的采样过程转化为根据信号特征设计观测矩阵、进而最小化l1范数的优化过程,旨在通过构造超完备数据字典的方法寻求信号的最稀疏表示。研究人员利用大量训练样本构建远大于特征维数的数据字典,以待分类样本在该数据字典下表示系数的稀疏性为指标,将压缩感知理论应用到人脸识别中去。基于压缩感知理论的分类器,放宽了对特征提取的严苛要求,并且成功的解决了存在遮挡干扰下的人脸分类问题。本文以此为基础,探讨压缩感知分类器在车牌字符识别问题中的应用。 另外,通过对实际获取的大量交通监控视频的分析和统计表明,交通监控图像具有视频背景固定、视频帧内区域间存在高度自相似性的特点。本论文以减少帧内空间冗余性为出发点,以交通监控视频帧内各块为单位,将视频压缩中面向减少时间冗余性的帧间运动估计以及运动补偿方法应用于帧内以块为单位的视频压缩。 本论文的主要工作如下: (1)有限脊波变换算法改进及相应的基础研究 在分析二维可分离小波在高维信号描述的不足的基础上,从连续脊波变换的基本理论作为切入点,介绍其基本思路及与其他变换的关系。对有限脊波变换的基本理论进行介绍,具体地,介绍有限Radon变换及有限Radon域变换方案的选择原则。在此基础上,对本文作者前期提出的基于能量的自适应有限脊波变换方案及其按列阈值的选择方法在图像去噪中的应用等进行了详细的介绍,并对目前基于有限脊波变换为特征的图像分类方法进行了总结,作为本文后续研究工作的基础。 (2)基于有限脊波变换的交通图像去噪 在对交通图像特性进行分析的基础上,将作者前期提出的基于能量的有限脊波变换及按列阈值算法应用到交通标志图像的去噪中;结合大量实验讨论了有限脊波变换域不同变换方案及阈值策略的去噪性能。同时针对交通图像长宽比不固定、且通常相差较远的特点,提出一种基于有限脊波变换的重叠分块去噪算法,具有运算量小且易于实时实现的优点;最后在交通标志图像数据库上的去噪实验结果验证了该算法的有效性。 (3)基于有限脊波变换特征和压缩感知技术的车牌字符识别算法研究 本文提出利用有限脊波变换进行特征描述并基于压缩感知技术进行车牌字符识别。具体地,本文提出利用按列首尾相接的有限脊波变换系数作为特征,并考察其在平移、噪声、遮挡等干扰因素下的特征鲁棒性。利用训练样本构建脊波字典,通过压缩感知方法解l1范数最小化问题对测试样本在脊波数据字典下展开系数的稀疏性给出分类结果。在车牌字符图像库上的仿真结果表明,所提算法具有很好的抗噪声以及抗遮挡能力。 (4)基于块匹配的交通监控视频压缩 本文从分析交通监控视频的场景固定、帧内相似性较强的特点出发,提出以利用静止图像中以块为单位的空间冗余信息为出发点,提出了一种基于块匹配的图像压缩算法,将传统的应用于视频压缩中的运动估计和运动补偿方法应用于静止图像以及视频的压缩中。在自然图像、可分级视频编码以及交通监控视频的大量压缩实验中均取得了压缩性能的提高,改善了编码效率。并且提出的块匹配模块可以灵活性地推广到任意编码器中。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 尚晓清,张维强,宋国乡;数字脊波变换及图像的稀疏表示(英文)[J];工程数学学报;2005年03期
2 龙兴明;郭世刚;;三维测量中基于脊波变换的图像预处理及拐点检测[J];重庆师范大学学报(自然科学版);2007年02期
3 白键;冯象初;;图像处理的一种有限脊波自适应方法[J];电子学报;2006年06期
4 庄志军;陈延嘉;王美清;;基于脊波变换的线性判别分析人脸识别方法[J];福州大学学报(自然科学版);2008年05期
5 宋文蕾;赵艳华;谢慕君;;基于脊波变换的数字图像处理[J];长春大学学报;2007年02期
6 李元诚;王晓雷;;脊波变换数字水印在电力系统中的应用[J];电力信息化;2007年10期
7 房国志;昌明涛;孙非;;基于脊波变换的车牌边缘检测[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2009年01期
8 肖健;陈一明;;基于复合脊波变换的图像去噪[J];现代电子技术;2011年12期
9 贾建;焦李成;;数字脊波变换的实现与一种改进方法[J];计算机研究与发展;2006年01期
10 张选德;宋国乡;;基于脊波变换的图像压缩算法[J];现代电子技术;2006年06期
11 施建平;翟正军;;基于脊波变化的图像认证[J];科学技术与工程;2006年11期
12 唐敏;成礼智;;基于自适应脊波变换的边缘检测[J];计算机应用;2006年11期
13 刘晓山;付国兰;;基于脊波变换的图像压缩[J];电脑与信息技术;2007年02期
14 李卫斌;何明一;张顺利;;离散脊波变换及其在SAR图像压缩中的应用[J];计算机应用;2007年05期
15 邓承志;曹汉强;汪胜前;;脊波变换域盲数字水印方案[J];光电工程;2007年05期
16 刘晓山;付国兰;;基于正交有限脊波变换的图像压缩[J];计算机与信息技术;2007年04期
17 罗忠亮;林土胜;;改进的脊波变换图像半软阈值降噪方法[J];计算机科学;2009年03期
18 张永红;;基于脊波变换与混沌系统的图像加密技术[J];工程设计学报;2010年04期
19 李晖晖;郭雷;李国新;;基于脊波变换的SAR与可见光图像融合研究[J];西北工业大学学报;2006年04期
20 潘伟;郑海疆;;基于脊波变换的直线特征检测及其实现[J];厦门大学学报(自然科学版);2006年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 祝瑞玲;;有限脊波变换在版权保护中的应用[A];2011中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2011年
2 周波;周国军;;Ridgelet变换在低信噪比舰船尾迹识别中的应用[A];全国第三届信号和智能信息处理与应用学术交流会专刊[C];2009年
3 胡芬;孙涵;;基于改进的AdaB00st车牌字符识别算法[A];第七届中国通信学会学术年会论文集[C];2010年
4 朱良保;沈文渊;;S变换在面波去噪中的应用[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
5 王立地;史俊生;朱楠;;小波基函数对农网电压扰动信号去噪性能比较研究[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会(CSAE 2009)论文集[C];2009年
6 刘晓菲;王强;付强;高振龙;徐克;;量子去噪软件在胸部CT扫描中的应用[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
7 曲锋;刘建卓;刘英;吴宏圣;王健;杨东军;叶新;孙强;;基于多尺度几何分析方法的图像融合方法[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
8 蒲亦非;吴炜;余艳梅;刘大宇;何小海;;一种高效快速的车牌字符识别算法[A];全国第十五届计算机科学与技术应用学术会议论文集[C];2003年
9 余华;;基于快速最近特征线(NFL)的车牌字符识别方法[A];2007’促进西部发展声学学术交流会论文集[C];2007年
10 余华;;基于快速最近特征线(NFL)的车牌字符识别方法[A];2006’和谐开发中国西部声学学术交流会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘云霞;基于有限脊波变换和压缩感知理论的智能交通监控系统技术研究[D];山东大学;2012年
2 田养军;基于提升小波分解曲波变换的多源遥感图像融合方法研究[D];长安大学;2009年
3 陈召曦;位场数据的曲波变换与信息提取应用[D];中国地质大学(北京);2012年
4 吴丹阳;掌纹识别算法研究[D];吉林大学;2008年
5 邱菊;基于小波变换和二代曲波变换的乳腺钼靶X片图像增强[D];吉林大学;2009年
6 宁志刚;仪表图像识别关键技术的研究[D];广东工业大学;2007年
7 邓承志;图像稀疏表示理论及其应用研究[D];华中科技大学;2008年
8 朱广平;混响干扰中的信号检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 李晖晖;多传感器图像融合算法研究[D];西北工业大学;2006年
10 白键;脊波、曲线波和偏微分方程在图像处理中的算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王奇;脊波变换检测径向道去除叠前地震资料中的线性干扰[D];西南交通大学;2011年
2 牛宝珂;基于改进的有限脊波变换的分层图像压缩算法[D];太原理工大学;2011年
3 赵子沂;脊波变换在全色图像和多光谱图像融合中的应用研究[D];山东科技大学;2011年
4 蔡政;基于小波和有限脊波变换的图像去噪[D];中南大学;2012年
5 龚素灵;基于有限脊波变换的图像哈希认证技术的研究[D];湖南大学;2010年
6 韩中良;基于脊小波的图像稀疏分解的研究[D];吉林大学;2010年
7 李国新;基于小波和脊波变换的图像融合[D];中国海洋大学;2005年
8 刘伶俐;脊波变换在图像处理中的应用研究[D];西安电子科技大学;2008年
9 朱筱琨;离焦虹膜图像的复原算法研究[D];吉林大学;2007年
10 徐巍;基于脊波变换的图像去噪方法研究[D];武汉科技大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 千千;DC照片去噪二法[N];中国电脑教育报;2004年
2 彭冬梅;叠前去噪处理技术[N];中国石油报;2005年
3 段佳;数码相机有望不再受“歧视”[N];大众科技报;2008年
4 本报特约记者 靳贵军 本报通讯员 周国宏 彭冬梅;难题攻关记[N];中国石油报;2001年
5 牟缜;用SB Live! 体验SB Audigy!的魅力[N];中国计算机报;2003年
6 四川 游飘;让SB Live插上Audigy2的翅膀[N];电脑报;2004年
7 苏黎;精彩CG广告[N];中国电脑教育报;2003年
8 李楠;去斑、除痘、磨皮 PS个大美女就这么简单[N];中国计算机报;2005年
9 潘志林;东方物探海外勘探凸显六大优势[N];中国石油报;2003年
10 彭冬梅;随钻VSP技术[N];中国石油报;2004年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978