扩展Kalman滤波框架下的地平线检测算法

针对基于视觉的无人机姿态测量中的地平线检测问题, 提出一种结合图像处理和扩展Kalman滤波的地平线检测算法. 图像处理部分先从图像边缘中提取直线来获取候选地平线, 再根据图像暗原色先验来选取地平线. 扩展Kalman滤波部分将地平线观测模型与机身旋转模型结合起来, 获得观测值和残差协方差的先验信息, 用于判别检测到的地平线是否正确, 并在检测到错误地平线时进行修正. 实验结果表明, 该算法能够有效地检测地平线, 对复杂场景具有鲁棒性.     

遥感图像边缘特征提取与融合方法研究

针对单一传感器的局限性,通过多传感器融合技术,最大限度地获取对目标场景的边缘信息描述。由于光学图像和SAR图像成像机理不同,即便配准精确的图像提取出来的边缘也会出现不重合的情况。首先采用离散域Canny算法提取光学图像边缘特征,用ratio算法提取SAR图像边缘特征,通过不变矩算法对两幅边缘特征图中的边缘进行匹配融合,得到了比单一图像边缘特征图更完整更清晰的边缘特征图,获取了更多的目标场景的信息描述。     

基于低秩约束的极限学习机高效人脸识别算法

复杂应用场景中,光照变化、遮挡和噪声等干扰使得将像素特征作为相似性度量的识别算法的图像类内差大于类间差,降低了人脸识别性能。针对这一问题,提出了一种低秩约束的极限学习机鲁棒性人脸识别算法,提升了复杂场景下的识别性能。首先,利用人脸图像分布的子空间线性假设,将待识别图像聚类到相对应的样本子空间;其次,将像素域分解为低秩特征子空间和稀疏误差子空间,依据图像子空间的低秩性对噪声鲁棒的原理,提取人脸图像的低秩结构特征训练极限学习机的前向网络;最后,实现对噪声干扰鲁棒的极限学习机人脸识别算法。实验结果表明,相比前沿的人脸识别算法,所提方法不仅识别精度高、算法时间复杂度低,且具有较好的实用性。     

场景文本提取方法的应用

场景图像中的文本提供了重要的语义信息,它是图像内容的重要来源。针对当前的求解算法普遍存在提取文本精确度不高等缺点,本文提出了一种有效的文本提取方法。首先对原始图片进行模糊化处理,然后进行Laplacian边缘提取和二值化,再形态学变化,最后进行连通域分析,实现了场景文本的提取。     

基于显著闭合边界的压缩域图像检索

提出了一种直接从压缩域提取显著闭合边界进行图像检索的算法.从压缩域直接提取块边缘,使用基于网络流理论的比率轮廓算法从块边缘图像中提取显著闭合边界,用傅立叶描述子刻画显著闭合边界,进行图像检索.实验结果表明,直接从压缩域提取显著闭合边界,无需解压,减少了计算量,提取的显著闭合边界应用在图像检索中取得了较高的准确率.     

基于生成对抗网络的无监督图像超分辨率算法

目前,大多数基于学习的图像超分辨率研究通常采用预定的降质类型(比如双三次下采样)处理高分辨率图像,来产生成对的训练集。然而,真实图像往往存在未知的模糊和噪声,导致这些算法无法有效应用到真实场景中。为了实现真实图像的超分辨率重建,提出了一种基于生成对抗网络的无监督图像超分辨率算法,所提出的算法分为域转换子网络和重建子网络两个部分。同时设计了深度特征提取模块,通过融合不同感受野所提取的图像特征来提升网络的性能。实验结果证明,相比于目前多数的图像超分辨率算法,本文算法能够实现真实降质图像(存在噪声、模糊等)的图像超分辨率,在主观效果和客观指标上均能获得更好的性能。     

基于区域特征的胶囊图像分割算法

针对胶囊缺陷检测中存在的图像分割效果不理想的问题, 提出了一种基于区域特征的胶囊图像分割算法. 首先将原图像分割成5个子图像, 然后分别在子图图像中分割提取胶囊. 子图图像首先对图像高亮区域作去高光处理、去除噪声, 然后将图像区域的每一行作为一个子区域, 根据胶囊在图像区域中所在的位置特点, 通过判断子区域中链板域与背景域是否存在边界点以及胶囊与链板上的链齿是否连接来识别不同类型的子区域, 寻找子区域中胶囊与非胶囊区域的边界, 然后去除非胶囊区域. 最终对图像区域逐行扫描处理完成后从图像中提取出胶囊. 实验表明该算法与传统方法相比, 不仅速度较快, 准确性和鲁棒性也得到了改善.     

动态场景红外图像的压缩感知域高斯混合背景建模

针对动态场景下红外图像的背景模型构建问题,提出一种基于压缩感知（Compressed sensing,CS）域高斯混合模型（Gaussian mixture model,GMM）的背景建模方法.该方法不是对图像中的每个像素建立高斯混合模型,而是对图像局部区域的压缩感知测量值建立高斯混合模型.1）通过提取红外图像轮廓的角点特征,估计相邻帧图像间的相对运动参数以对图像进行校正与配准;2）将每帧图像网格化为适当数目的局部子图,利用序列图像构建每个局部子图的压缩感知域高斯混合背景模型;3）采用子空间学习训练稀疏字典,通过子空间追踪对可能含有目标的局部子图进行选择性稀疏重构;4）通过背景减除实现前景目标检测.以红外图像数据集CDnet2014和VIVID PETS2005进行实验验证,结果表明:该方法能建立有效的动态场景红外图像背景模型,对成像过程中所受到的场景动态变化、背景扰动等具有较强的鲁棒性,其召回率、精确率、F-measure等性能指标及处理速度较之于同类算法具有明显优势.     

基于超像素空间金字塔模型的场景识别研究

针对以往场景识别研究中将图像分割成大小相等的矩形区域进行特征提取而导致识别率低的问题,提出了一种基于超像素空间金字塔模型的场景识别方法：先对图像做不同分辨率的超像素分割,在得到的每个图像子区域中提取PACT特征,然后利用K-means聚类构建出图像集的视觉词典。在进行场景识别时,将每幅图像所有分割子区域的PACT特征连接成一个特征向量,并加入bag of words特征进行分类,最终的场景分类结果在支持向量机LIBSVM上获得。实验结果表明该算法能够有效提高识别率。     

基于序列对抗域适应的智能裁剪算法

智能裁剪任务一直受到缺乏训练数据的困扰,目前还局限于公开数据集中.因为实际应用场景与训练场景之间存在域迁移,文中提出基于序列对抗域适应的智能裁剪算法.首先,通过实验证实裁剪数据集GAICD和CPC之间存在域迁移问题.然后,构造由美学评分模块和对抗域适应模块组成的算法.美学评分模块用于预测图像的美学评分,并辅助提取面向裁剪任务的不变特征.对抗域适应模块实现基于对抗的域适应学习.不同裁剪数据集之间的域迁移实验及室内/室外场景之间的域迁移实验均验证文中算法的有效性.     

飞机座舱全姿态指示器的填充算法研究

在飞行座舱电子飞行仪表系统中,全瓷态指示器天地区域的重新填充是个非常费时的工作,往往需要专门的硬件。在总线前人工作的基础上,采用软件处理,提出一种快速填充算法。该算法预先建立了一个边界数组和２个地平线数组,避免求直线交点,并采用了水平和坚直２种扫描方式。该算法已在微机上调试成功,其性能明显优于老的算法,具有较高的应用价值。     

Fast walkthroughs with image caches and ray casting

We present an output-sensitive rendering algorithm for accelerating walkthroughs of large, densely occluded virtual environments using a multi-stage Image-Based Rendering Pipeline. In the first stage, objects within a certain distance are rendered using the traditional graphics pipeline, whereas the remaining scene is rendered by a pixel-based approach using an Image Cache, horizon estimation to avoid calculating sky pixels, and finally, ray casting. The time complexity of this approach does not depend on the total number of primitives in the scene. We have measured speedups of up to one order of magnitude.     

低小慢无人机降落野外场景识别方法

针对低小慢无人机野外飞行场景复杂自主降落场景识别问题,提出了一种融合局部金字塔特征和卷积神经网络学习特征的野外场景识别算法。首先,将场景分为4×4和8×8块的小场景,使用方向梯度直方图（HOG）算法提取所有块的场景特征,所有特征首尾连接得到具有空间金字塔特性的特征向量。其次,设计一个针对场景分类的深度卷积神经网络,采用调优训练方法得到卷积神经网络模型,并提取深度网络学习特征。最后,连接两个特征得到最终场景特征,并使用支持向量机（SVM）分类器进行分类。所提算法在Sports-8、Scene-15、Indoor-67以及自建数据集上较传统手工特征方法的识别准确率提高了4个百分点以上。实验结果表明,所提算法能有效提升降落场景识别准确率。     

基于天空分割的单幅图像去雾算法

针对暗通道先验算法在天空区域失效和复原图像色彩变暗的问题,提出一种基于天空分割的图像去雾算法。首先,采用基于边缘检测的分割算法将原始图像区分为天空区域和非天空区域;其次,在暗通道先验算法的基础上,改进对大气光和透射率的估计方法,进而对非天空区域采用改进的暗通道先验算法去雾;最后,利用基于成本函数的对比度增强去雾算法处理天空区域。实验结果表明,去雾后图像在方差、平均梯度、信息熵等指标上相对于暗通道先验算法均有较大提升,所提算法在保持较高运行效率的同时,能有效避免天空区域的Halo效应,还原真实的景物色彩。     

雾天交通场景中单幅图像去雾

目的 针对雾天交通场景中通常含有大片天空区域,传统去雾方法在复原这些图像时容易产生光晕、色彩失真等现象。提出一种基于天空区域分割和暗通道先验理论的图像去雾方法。方法 首先提出一种基于最大类间方差法（OTSU）的图像分割算法来自动分离天空区域,然后将天空区域的平均强度值作为大气光值,从而改进场景传输率的估计。结果 本文方法不仅有效地解决了图像去雾后出现光晕和色彩失真等问题,与He Kaiming以及Fattal的方法相比,本文方法去雾后的图像更加真实、自然、平滑。结论 实验结果表明,本文方法能够很好地完成对雾天交通图像的复原,可为道路交通监管提供一种有效的理论基础和技术支撑。     

Explicit and implicit horizons for simulated landing approaches

In a flight simulator experienced pilots flew landing approaches to a representation of an airport scene in which various sources of information had been distorted or removed. Reasonably accurate approaches could be made to a scene that contained only an aimpoint and a horizon. The addition of a runway outline did not enhance accuracy or stability, which lent credence to the hypothesis that the invariant angle between horizon and aimpoint can support glide slope control. Explicit distortion of this angle by simulation of up-sloping or down-sloping terrain beyond the runway had predictable effects on glide slope control. Implicit specification of a veridical horizon with texture lines parallel to the runway centerline weakened the effect of distortions in the explicit horizon. Thus both explicit and implicit specifications of the horizon contribute to perception of the glide slope angle. Implications of these results for the design of visual scenes for flight simulation are discussed.     

飞机着陆调度排序算法的设计与实现

航空管制员必须为同时到达的每一架飞机计算着陆时间，使整体费用最小，同时还要注意一些硬性的限制条件。在某一时刻，给定管制员视野内的飞机数量，可以公式化为约束最优化问题，从而应用一定的算法来解决。该文提出了基于分枝定界的飞机着陆调度排序算法——ASAL，实验证明通过该算法能够很好地解决飞机着陆调度优化问题。     

What Do the Sun and the Sky Tell Us About the Camera?

As the main observed illuminant outdoors, the sky is a rich source of information about the scene. However, it is yet to be fully explored in computer vision because its appearance in an image depends on the sun position, weather conditions, photometric and geometric parameters of the camera, and the location of capture. In this paper, we analyze two sources of information available within the visible portion of the sky region: the sun position, and the sky appearance. By fitting a model of the predicted sun position to an image sequence, we show how to extract camera parameters such as the focal length, and the zenith and azimuth angles. Similarly, we show how we can extract the same parameters by fitting a physically-based sky model to the sky appearance. In short, the sun and the sky serve as geometric calibration targets, which can be used to annotate a large database of image sequences. We test our methods on a high-quality image sequence with known camera parameters, and obtain errors of less that 1% for the focal length, 1° for azimuth angle and 3° for zenith angle. We also use our methods to calibrate 22 real, low-quality webcam sequences scattered throughout the continental US, and show deviations below 4% for focal length, and 3° for the zenith and azimuth angles. Finally, we demonstrate that by combining the information available within the sun position and the sky appearance, we can also estimate the camera geolocation, as well as its geometric parameters. Our method achieves a mean localization error of 110 km on real, low-quality Internet webcams. The estimated viewing and illumination geometry of the scene can be useful for a variety of vision and graphics tasks such as relighting, appearance analysis and scene recovery.     

提高特殊场景下图像质量的图像复原算法

本文首先分析基于暗原色先验去雾算法的基本步骤,然后提出一种提高特殊场景下图像质量的图像复原算法.该算法先对特殊场景下的图像进行反转操作,然后利用反转操作后的图像与雾天图像具有相似特征的结论,将改进的暗原色先验理论算法用于反转后的图像,从而使特殊图像的质量得到提高.本文通过改进暗原色先验去雾算法参数的获取,同时将图像中天空区域和非天空区域分开处理,得到了很好的视觉效果,也降低了算法的复杂度.     

Scheduling aircraft landings to balance workload of ground staff

Scheduling landings of aircrafts is an essential problem which is continuously solved as part of the daily operations of an airport control tower. All planes in the airspace of an airport are to be assigned to landing slots by the responsible air-traffic controller. The support of this decision problem with suited optimization approaches has a long lasting tradition in operations research. However, none of the former approaches investigates the impact of the landing sequence on the workload of ground staff. The paper on hand presents three novel objectives for the aircraft landing problem, which aim at leveling the workload of ground staff by evenly spreading: (1) number of landed passengers, (2) landings per airline, and (3) number of landed passengers per airline over the planning horizon. Mathematical models along with complexity results are developed and exact and heuristic solution procedures are presented.