Detection and classification of vehicles

This paper presents algorithms for vision-based detection and classification of vehicles in monocular image sequences of traffic scenes recorded by a stationary camera. Processing is done at three levels: raw images, region level, and vehicle level. Vehicles are modeled as rectangular patches with certain dynamic behavior. The proposed method is based on the establishment of correspondences between regions and vehicles, as the vehicles move through the image sequence. Experimental results from highway scenes are provided which demonstrate the effectiveness of the method. We also briefly describe an interactive camera calibration tool that we have developed for recovering the camera parameters using features in the image selected by the user     

面向光环境亮度测量的彩色成像系统光度定标方法

成像系统光度定标是影响其应用于光环境测量的主要因素。本文研究了包括动态范围延展、颜色空间特性化和光亮度绝对定标的彩色成像系统光度定标方法。研究首先通过变积分时间实现成像系统响应函数的相对定标曲线估计,其次基于相对定标曲线对系统进行线性化和动态范围延展,最后使用sRGB到CIE XYZ颜色空间特性化转换矩阵,结合测量数据点对实现了图像Y值与场景亮度之间的映射关系定标。对定标方法进行了实验验证,结果表明的基于本文定标方法的成像测量亮度与实际测量亮度之间的误差低于1.8%。系统定标方法可以有效匹配场景动态范围,对于光环境评估具有重要意义。     

基于图像处理技术的交流沿面放电状态诊断方法研究

沿面放电过程中气体成分和放电区域的变化都会引起发射光谱的变化,进而引起可见光照片的颜色发生改变,然而关于沿面放电过程中可见光色度信息的研究却很少,因此提出利用交流沿面放电光学照片的色度信息诊断放电状态的新方法。通过采集黑暗环境中沿面放电的光学照片,利用图像处理技术提取RGB、HSI、CIE-XYZ和L*a*b*四种颜色空间中的色度特征参数,对沿面放电的发展状态进行诊断。其中,重点研究RGB空间和CIE-XYZ空间的色度参数,并讨论不同电极形状、介质板不同背景颜色和不同介质板的影响。最后,比较不同方法诊断沿面放电状态的优缺点,总结不同颜色空间的色度参数对沿面放电进行监测和诊断的适用范围。作为一种新的宏观指标,该方法可以与电流波形及可观测微观过程的光谱方法进行互补,实现宏观现象(图像)与微观过程(光谱)的跨尺度关联。从潜在应用的角度考虑,该方法也为满足工业应用中状态监测的长时间尺度需求,提供了一种新的简单手段。     

基于统计特征分类耦合自适应 Gamma校正的图像增强算法

为了避免图像在亮度增强时导致其颜色失真,且在局部易出现过增强等问题,设计了统计特征分类耦合自适应Gamma校正(adaptive Gamma correction,AGC)的图像增强算法,以更好提高图像细节与视觉效果。首先,将输入图像转换为HSV空间,使颜色与亮度分离,使其在增强亮度通道时不改变像素的原始颜色,有效降低颜色失真。然后,考虑不同图像的性质,利用统计信息将图像分类为高、低两种对比度,每种对比度又分为亮、暗两类。其次,基于传统的Gamma校正方法,通过对于不同类型的图像进行动态参数设置,形成一种AGC机制,从而为不同类型图像的构建了不同的增强函数,以完成不同类别图像的增强处理。实验数据表明,与当前流行的增强算法相比,所提算法具备更高的增强效果,呈现出更为自然的亮度与对比度,且保持了更多的颜色信息。     

基于颜色和纹理特征的黄瓜病害识别算法

为了提高黄瓜叶部病害的识别效果及实用性,增强特征描述能力,提出一种新的黄瓜病害图像分割及颜色、纹理特征提取算法。首先,对自然环境中采集的病害图片进行不同颜色空间的预处理和分割,对分割结果图像进行融合处理;然后,对病斑区域提取模糊量化直方图、颜色聚合度作为颜色特征,利用颜色相似性度量函数计算颜色共生矩阵,提取病斑的纹理特征;最后,通过核主成分分析对颜色和纹理特征进行融合,去除冗余成分,利用支持向量机对病害进行分类识别。在采集的黄瓜病害实验库上进行实验,取得了94.11%的识别率。通过充分利用病害识别中占主要识别依据的颜色信息,并结合纹理信息,较好地表达了病斑特征。和其他方法的实验对比结果表明,本文方法能有效提高黄瓜病害的识别率。     

基于肤色分割与AdaBoost算法的人脸检测

提出了一种将肤色分割与AdaBoost算法相结合的人脸检测方法。该方法利用肤色的聚类特性在YCbCr色彩空间中建立肤色高斯模型,通过形态学处理完成图像肤色区域的筛选;然后利用AdaBoost算法训练弱分类器并构成强分类器,对强分类器进行组合,形成级联分类器并对候选区域进行人脸检测,排除非人脸肤色区域,实现对不同角度人脸的正确检测。该方法可同时解决肤色分割方法对复杂背景图像的高误检率与AdaBoost算法对多姿态人脸图像的低检测率的问题。仿真实验表明,该方法具有检测率高、误检率低、适应性好及鲁棒性强的优点,对具有多姿态、多人脸和复杂背景信息的图像具有较好的检测效果,实用性得到增强。     

基于最优模糊系统的非线性校准数据计算方法

为了将通过非线性传感器测量的参数转换为参数物理量,研究了最小二乘多项式拟合非线性传感器校准数据的局限性,提出了基于最优模糊系统,采用最近邻聚类方法设计模糊系统,实现对非线性传感器校准数据的精确拟合.通过调整最小二乘多项式和最近邻聚类模糊系统两种方法的计算参数,对比分析了校准数据拟合曲线随参数调整的变化情况.实验结果验证了该方法的有效性,适当调整聚类算法的平滑参数和聚类半径,即可以任意精度逼近非线性的校准数据,明显优于传统的最小二乘多项式拟合方法,且简便、实用.     

Application of Fractional-moments Statistics to Data for Two-phase Dielectric Mixtures

A new method for quantitative ?reading? of dielectric data of two-phase dielectric mixtures is suggested. This method is based on ideas related to the application of the generalized mean value (GMV) function to random data series (statistics of fractional moments). The GMV function allows transformation of arbitrary random data series to smooth curves that in turn can be fitted by an analytical function with a limited number of parameters. These fitting parameters are sensitive to the influence of an external factor, so the dependence of these parameters on the external factor can be used as calibration curves. In this instance we analyzed dielectric data measured for ground hard red winter wheat with 12.5%, 17.9% and 21.2% moisture contents in the temperature range from 2 °C to 76 °C. This system is a complex system from the viewpoint of the complexity of the dielectric data interpretation. The common treatment of these dielectric spectra does not provide a monotonic calibration curve. We treated these spectra as random data series by the use of the GMV function. As a result of this treatment, we obtained the monotonic temperature dependence of several fitting parameters for the given moisture contents, and these relationships can be fitted by an analytical function for calibration use. We hope that this new method will find application for analysis of other complex systems.     

一种适用于高量程加速度计的标定方法研究

针对传统重力场标定方法的输入激励只能在±1g 之间,无法满足高量程加速度计在满量程内标定需求的问题,提出了 一种适用于高量程加速度计标定方法。 首先,分析了标定原理与误差来源并建立了加速度计误差补偿模型,其次,设计了适用 于高量程加速度计的十二位置标定方案并推导出标定参量计算方法,最后,通过精密离心机进行试验验证了标定方案的可行 性,并进行数据处理验证标定参量的有效性。 结果表明,该标定方法可行有效,相对于传统重力场标定方法补偿精度更高,为工 程应用提供了一定的理论依据。     

基于像素概率模型的背景分割算法

背景分割的目的是提取出图像中感兴趣的前景区域,本文提出了一种基于像素概率模型的背景分割算法,该算法利用高斯混合模型描述每一被观察像素的近期色彩历史,根据分类原则确定当前帧中每一像素的类别,利用在线EM算法更新模型参数。实验结果表明,本文提出的算法可以鲁棒地分割出动态场景中的前景和背景。     

Uncalibrated Workpiece Positioning Method for Peg-in-hole Assembly Using an Industrial Robot

This paper proposes an uncalibrated workpiece positioning method for peg-in-hole assembly of a device using an industrial robot. Depth images are used to identify and locate the workpieces when a peg-in-hole assembly task is carried out by an industrial robot in a flexible production system. First, the depth image is thresholded according to the depth data of the workpiece surface so as to filter out the background interference. Second, a series of image processing and the feature recognition algorithms are executed to extract the outer contour features and locate the center point position. This image information, fed by the vision system, will drive the robot to achieve the positioning, approximately. Finally, the Hough circle detection algorithm is used to extract the features and the relevant parameters of the circular hole where the assembly would be done, on the color image, for accurate positioning. The experimental result shows that the positioning accuracy of this method is between 0.6-1.2 mm, in the used experimental system. The entire positioning process need not require complicated calibration, and the method is highly flexible. It is suitable for the automatic assembly tasks with multi-specification or in small batches, in a flexible production system.     

基于虚拟仪器技术的77 GHz毫米波雷达目标运动参数模拟校准装置

77 GHz 毫米波雷达技术已臻成熟且被广泛应用于智能汽车环境感知、机动车安全车距检测等领域。 为了评价和确保 其在实际使用中的工作性能,77 GHz 毫米波雷达的目标运动参数在使用前必须进行校准。 提出了基于虚拟仪器技术的 77 GHz 毫米波雷达目标运动参数模拟校准方法,并搭建了一套基于虚拟仪器技术的模拟校准装置。 分析了模拟校准方法的基本原理 以及模拟校准装置的主要设计思路与技术参数,选取了一款 77 GHz 毫米波雷达样品进行速度与距离模拟校准试验,从测量重 复性、雷达分辨力及模拟校准装置精度等方面对试验结果进行了不确定度评定。 速度与距离模拟校准试验结果的扩展不确定 度分别为 0. 7 km/ h 和 0. 12 m (k = 2),初步验证了模拟校准方法的可行性及模拟校准装置的模拟性能。     

宽带矢量网络测试的 TRM 校准方法不确定度分析

宽带网络测试是获取微波毫米波器件电学特性的重要手段,而 TRM 校准方法被广泛应用于宽带网络测试系统的校准 中。 为了有效地评估测试数据的准确性,需要对 TRM 校准与测试进行误差不确定度度分析。 对基于 8 项误差的在片测试的小 信号校准与误差修正原理进行了阐述,以此为基础推到了 TRM 校准方法的不确定度传播公式,能够有效地评估各项校准件的 非理想性对校准结果的影响。 通过采用参数已知的传输线作为非理想直通校准件进行验证实验。 实验结果表明,不确定度传 播公式能够准确地评估测试数据的误差,最大差值不超过 0. 02 dB。     

基于相机标定的交汇测量系统精度分析

针对低空运动目标的定位问题，提出一种基于标定的数字图像交汇测量方法。首先利用光轴夹角在一定范围的两台数码相机同时获取目标的立体图像，然后利用软件系统实现目标位置参数的解算。该系统不要求两个CCD像机的光轴互相垂直，因此具有较高的实用价值。重点对该交汇测量系统的精度进行了分析，指出相机和标杆的布阵方式以及镜头畸变是影响系统性能的主要因素，并给出了改善的方法。     

指针式压力表自动读数系统设计

为了降低人工读数带来的误差,设计了一个用于指针式压力表自动检定的自动读数系统,该系统主要由CMOS彩色摄像机、DOME光源和计算机三部分构成。DOME光源主要用来降低外界对摄像机拍摄的指针式压力表图像的影响。摄像机获得压力表图像后经USB数据线传输到计算机,计算机首先对图像进行二值化处理,其次,利用Hough变换提取表盘的中心点,再次,利用连通区域标记提取指针和刻度线,最后根据指针和相邻的两条刻度线位置关系并根据刻度线所对应的示值计算出表盘指针对应的刻度值,从而完成自动读数。经实际压力表测试,该系统能够在较短时间内准确读出压力表的示值,极大地解放了劳动力,同时提高了压力表的检定效率。     

Reconfigurable architecture of VDF filter for multidimensional data

In this paper, we present a hardware reconfigurable architecture of vector directional filter (VDF) and an experimental validation based on HW/SW implementation context. An FPGA with a Nios II processor combines the benefits of a programmable logic component as well as a microprocessor. VDF is very useful in multidimensional data (such as color images) for noise removal and details preservation. Comparative results between simulations of ANSI‐C and hardware implementation are given. An estimate method of nonlinear function is presented and serves as an approximation for the appropriate hardware implementation on FPGA. Finally, to verify the functionality of the implementation, a validation state using FPGA platform has been performed. This validation demonstrated that our implementation hardware system speeds up the filtering process as well as preserving a high data quality (image quality). Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种多特征融合的图像检索新方法

如何提高基于内容的图像检索的准确率是图像检索领域中的一大难题,其关键在于特征提取方法。针对单一特征检索效果的不足,从图像的多特征入手,先使用颜色和边缘的方向性描述符提取图像的颜色和纹理特征,再使用分层梯度方向直方图提取图像的形状特征,最后采用图像底层特征串行关联的方法将3种特征结合进行检索。使用Corel标准图像集进行测试,结果表明本文方法的查准率和AvgP值比两种原算法均有提高,是一种有效的多特征融合的图像检索方法。     

基于背景色彩和PCNN的磨粒图像单通道分割

为有效地从磨粒图像中分离出磨粒区域,根据彩色磨粒图像背景相对单一的特点,提出了一种基于背景色彩和脉冲耦合神经网络(PCNN)的磨粒图像单通道分割方法.首先,利用Otsu算法对磨粒图像进行预分割处理,并计算图像背景色彩的统计特征,以此作为背景的特征色彩矢量;然后,引入综合色距函数,通过计算图像中各像素与背景特征色彩之间的色差,将彩色磨粒图像三通道问题转化成单通道问题;最后,利用简化PCNN对构造的色差矩阵进行分割,从而得到彩色磨粒图像的分割结果.实验结果表明,该方法对含有单个磨粒和多个磨粒的彩色磨粒图像均能进行精确自动分割,是一种比较理想的分割方法.     

一种基于序列SAR图像的海浪对消方法

在高分辨率SAR海洋图像中,海浪是图像中最明显的纹理特征。当需要对海面上非海浪信息进行检测或者反演时,需要克服图像中的海浪杂波干扰。本文提出了一种海浪对消方法,它利用序列SAR图像间海浪条纹的差异与海浪的振动特性对海浪纹理进行抑制,不仅利用了图像的几何信息还利用了时变信息,能够选择性地抑制SAR图像中的海浪纹理,同时很好地保留海面上其他信息。本文还利用真实的机载SAR数据对算法进行了有效性验证。实验结果表明,该方法能够有效地抑制图像中的海浪纹理,同时很好地保留图像中的非海浪目标信息,比传统的仅利用空间信息的滤波方法效果更好。     

基于等效采样的TIADC通道失配校准方法

本文针对TIADC(时域交替模数转换器)的通道失配校准存在过程复杂、计算量大的问题,设计了一种高效的通道失配校准方法。基于等效采样原理,将单个ADC多个周期的采样数据重叠显示在一个周期内,通过比较各个ADC重叠波形的平均值、幅值范围和相位,即可实现同时校准偏移失配、增益失配和时间失配,免除了频域转换或正弦拟合等步骤。仿真和实际测试结果表明,本文方法能准确测量上述失配误差,在显著提升TIADC性能的同时,能有效降低校准的复杂性,减小运算量。