词袋模型在盲人家居视觉辅助系统中的应用

词袋模型是计算机识别领域中有效且稳定的视觉物体识别方法。针对家居环境下的物体识别为特定场景和有限类别条件下的物体识别的特点,提出了一种基于词袋模型的贝叶斯分类方法,实现家居环境下的物体识别。借助语音合成技术,将识别结果转化为语音并输出,最终帮助盲人实现视觉到听觉的感知替代。以家居环境4类典型物体识别为例,设计实验结果证明了方案的有效性。     

基于前后端图优化的RGB-D三维SLAM

针对传统滤波方法在解决移动机器人同时定位与地图构建(SLAM)中存在的累积误差问题,将图优化方法应用于前端和后端优化中,以提高移动机器人位姿估计和建图的准确性。运用ORB算法进行图像的特征提取与匹配,将图优化的方法应用到PnP问题的求解中,实现了机器人位姿的准确估计。基于词典(Bag of words)的闭环检测算法来进行闭环检测,得到存在的大回环,同时利用相邻几帧的匹配关系实时检测邻近几帧之间可能存在的局部回环。用图优化的方法对这些回环进行优化,得到准确的运动轨迹和点云地图。实验结果表明:基于前后端图优化的RGB-D三维SLAM算法,在室内环境下具有良好的精度和实时性。     

基于低尺度词袋模型的图像快速分类方法

提出一种新的框架用于改进传统词袋模型效率较低的问题。该方法建立在通过小波变换获取的低尺度图像表示上,利用在低尺度图像上提取单尺度的SIFT特征,建立低尺度视觉词典。由于大幅度减少了图像初始特征维数,该方法可以快速建立视觉词典,并且有效地降低后续图像分类所花费的时间。通过对Caltech101数据集全部8 677张图像的分类测试显示,该方法可以在保证分类性能的同时,有效地提升基于传统词袋模型的图像分类效率。实验结果表明,该方法可以全面提升金字塔匹配的词袋模型分类性能和分类效率,普遍用于传统词袋模型及其衍生方法。     

一种生成物体八叉树模型的新算法

八叉树模型是表达三维实体的一种方法。本文提出了一个由三维实体的ＣＳＧ模型转换到八叉树模型的算法。该算法采用动态分解策略，利用长整数的“位”来记录结点的状态信息，从而较大地节省了存储量并较好地弥补了八叉树模型存储量大的缺陷。     

双目相机和激光雷达的融合SLAM研究

针对基于图优化的激光SLAM算法在高相似度的场景中闭环检测出错的问题,提出使用双目相机进行闭环检测的方法. 使用加入旋转不变性的FAST特征点和BRIEF描述子进行双目深度估计; 引入局部地图的概念,使用单帧激光雷达数据与局部地图进行匹配,提高SLAM前端的精度. 使用基于词袋(bag of words,BOW)模型的k叉树字典评估图片相似度从而完成闭环检测,最后构建全局优化问题并求解. 与主流开源激光雷达SLAM算法的对比实验表明,研究内容改善了只使用激光雷达数据进行闭环检测的方法在相似度较高场景下失效     

基于点线特征的快速视觉SLAM方法

为了提高RGB-D相机同时定位与地图构建（SLAM）系统在弱纹理场景下的定位精度和鲁棒性,提出快速的基于点线特征的SLAM方法. 在非关键帧的追踪过程中,基于描述子进行点特征匹配,基于几何约束进行线特征匹配;当插入新的关键帧时,计算线特征描述子以完成关键帧间的线特征匹配,并利用线特征三角化算法生成地图线. 通过降低线特征匹配过程运算量来提高SLAM系统的实时性. 此外,利用线特征的深度测量信息构造虚拟右目线段,并提出新的线特征重投影误差计算方法. 在公开数据集上的实验结果表明,与ORB-SLAM2等主流方法相比,所提算法提高了RGB-D SLAM系统在弱纹理场景下的定位精度;与传统点线特征结合的SLAM方法相比,所提算法的时间效率提高了约20%.     

基于Skinner-Ransac的移动机器人单目视觉SLAM

针对移动机器人单目视觉同时定位与地图创建(simultaneous location and mapping,SLAM)数据关联问题,提出一种Ransac抽样算法.该算法(Skinner-Ransac)基于Skinner操作条件反射原理,结合扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)运动模型获得的先验信息,对图像匹配点抽样集合中的每个匹配点对赋予权值,并根据判断函数对其权值进行更新.最后,针对数据关联的效率要求提出新的迭代终止条件,以公开图像数据集作为图像采集样本.实验结果表明:Skinner-Ransac算法高效可靠,SLAM的位姿估计结果可以达到移动机器人自主导航的需求.     

一种基于视觉模型的DCT数字水印算法

提出了一种水印系统与人眼视觉模型相结合的离散余弦变换数字水印算法。该算法利用了人眼视觉模型（HVS）来选取水印嵌入区域，使其既能够保证水印信息的鲁棒性又能够满足其不可见性。利用基于能量关系的算法进行水印嵌入。最后进行了仿真实验，嵌入水印的图像中很难发现水印的痕迹，具有较高的清晰度。     

一种基于小波变换和视觉加权的图象编码算法

研究了一种基于双正交小波变换的静止图象编码算法。结合带视觉加权的标量量化技术提出了一种新的数据结构－扩展四叉树,从而实现了一种性能较好,复杂度较低的静止图象编码方案。     

基于神经网络的VSLAM综述

传统的基于视觉的SLAM技术成果颇丰,但在具有挑战性的环境中难以取得想要的效果.深度学习推动了计算机视觉领域的快速发展,并在图像处理中展现出愈加突出的优势.将深度学习与基于视觉的SLAM结合是一个热门话题,诸多研究人员的努力使二者的广泛结合成为可能.本文从深度学习经典的神经网络入手,介绍了深度学习与传统基于视觉的SLAM算法的结合,概述了卷积神经网络(CNN)与循环神经网络(RNN)在深度估计、位姿估计、闭环检测等方面的成就,分析了神经网络在语义信息提取方面的优点,以期为未来自主移动机器人真正自主化提供帮助.最后,对未来VSLAM发展进行了展望.     

迭代中心差分粒子滤波的SLAM算法

为了提高SLAM算法中的位姿估计精度,通过在广泛使用的RBPF粒子滤波器中,利用迭代中心差分卡尔曼滤波器(ICDKF)来代替其中的扩展卡尔曼滤波器(EKF),并融合新的观测数据使提议分布更加接近后验概率分布,并且能够精确估计智能车辆的位姿,进而采用ICDKF算法更新特征地图的位置.该算法在保证定位精度的同时减少了计算的复杂度,提高系统的估计性能,增加了迭代算法的稳定性.仿真实验结果验证了迭代中心差分粒子滤波SLAM算法的有效性.     

一种基于改进遗传算法的组卷算法

为了能更好地解决组卷质量和组卷速度之间的矛盾,提出了一种基于整数分段编码的遗传算法．该算法在保证组卷预期效果的前提下,不仅搜索速度快,而且能够避免遗传算法中经常出现的“早熟现象”,具有很好的收敛性和实用性．实践结果表明,该方法可以有效地解决智能组卷中的约束优化问题．     

基于纹理差异视觉显著性的织物疵点检测算法

由于织物图像纹理多样化及疵点类别较多,为了更有效地检测织物疵点,结合织物图像特性及借鉴人类视觉感知机理,提出一种基于纹理差异视觉显著性模型的织物疵点检测算法。该算法首先对图像进行分块,计算各个图像块LBP（local binary pattern）纹理特征,与图像块平均纹理特征的相似度比较,进行显著度计算,从而有效突出了疵点区域。最后利用改进阈值分割算法,实现对疵点区域的定位。通过与已有视觉显著性模型进行比较,得出该算法更能有效地突出疵点区域;同时,分割结果与已有织物疵点检测算法相比发现,该算法具有更强的疵点检测及定位能力。     

基于中心差分卡尔曼滤波器的快速SLAM算法

针对密集路标环境下机器人同时定位与地图创建(SLAM)速度缓慢以及一致性不够收敛,提出了一种使用Stirling多项式插值方法对非线性过程进行近似的卡尔曼滤波器,同时利用路标测量统计信息对SLAM过程中的状态向量和状态协方差进行动态调整的SLAM方法.此方法对预测方程和测量方程使用Stirling多项式插值方法可以近似到二级甚至是更高级的泰勒展开.使用路标统计信息动态计算各个路标对于当前时刻状态向量的权重,利用此权重进行状态向量和状态向量协方差动态调整.实验表明无论是在稀疏路标环境下还是在密集路标环境下此方法在内存占用、SLAM速度以及对机器人定位的一致性上都优于FASTSLAM.     

一种基于改进FCM划分算法的T—S模型辨识

鉴于以往T—S模型建模过程中,在模糊划分上存在主观性的差异,提出了一种基于改进模糊C-均值算法的模糊划分方法,使划分结果尽可能地依赖于原始数据的分布情况,进而将该模糊划分算法用于多输入单输出非线性系统的基于T—S模型模糊辨识。在用该方法对多参量水质评价系统进行基于T—S模型模糊辨识建模时,取得了较好的验证效果。该研究结果表明,基于改进模糊C-均值划分算法的T—S模型辨识能在模糊综合评价与决策等应用领域中取得较好的应用效果。     

一种基于改进FCM划分算法的T-S模型辨识

鉴于以往T-S模型建模过程中,在模糊划分上存在主观性的差异,提出了一种基于改进模糊C-均值算法的模糊划分方法,使划分结果尽可能地依赖于原始数据的分布情况,进而将该模糊划分算法用于多输入单输出非线性系统的基于T-S模型模糊辨识.在用该方法对多参量水质评价系统进行基于T-S模型模糊辨识建模时,取得了较好的验证效果.该研究结果表明,基于改进模糊C-均值划分算法的T-S模型辨识能在模糊综合评价与决策等应用领域中取得较好的应用效果.     

变分贝叶斯自适应容积卡尔曼的SLAM算法

在观测噪声参数未知或变化时,传统的同步定位与建图(SLAM)算法性能会下降,为了让SLAM算法性能在上述条件下不受影响同时具有较高的精度,基于此提出了一种基于变分贝叶斯噪声自适应容积卡尔曼滤波的SLAM算法(VB-ACKF-SLAM).该算法采用逆Wishart分布对未知观测噪声参数建模,采用容积积分方法近似非线性变换的均值和方差,并利用变分贝叶斯滤波实现对移动机器人状态和未知观测噪声参数的联合后验概率的估计.该算法有效地解决了在观测噪声参数未知或变化时,传统滤波算法出现的滤波发散问题.仿真实验结果表明,在观测噪声参数未知或变化时,与基于容积卡尔曼滤波的SLAM算法(CFK-SLAM)、无迹卡尔曼滤波的SLAM算法(UKF-SLAM)、扩展卡尔曼滤波的SLAM算法(EKF-SLAM)相比,VB-ACKF-SLAM算法的定位准确率得到了较大的提高,证明了该算法的有效性.     

基于改进的广义Henon映射和人眼视觉模型的小波树结构域数字水印算法

利用改进广义的Henon映射,结合人眼视觉模型,在数字图像的小波树结构域下,进行数字水印的嵌入和提取。试验表明,这种水印嵌入算法,能在保证不可见性的基础上,较好地对数字图像进行加密,对噪声攻击、压缩攻击和剪切攻击都有很好的抵抗性。