最新刊期
2014 年 第 19 卷 第 10 期
- 摘要：深度图提取是计算机视觉领域的研究热点。随着3D显示设备的普及，2D-3D图像/视频转换的深度图提取研究受到越来越多国内外学者的关注。为此回顾深度图提取研究历程，并对已有成果进行分类、概括和评述。由于深度图提取方法的实现主要依赖于深度线索，不同方法存在人机交互程度上的差异。采用基于深度线索和基于人机交互程度的两种分类方法进行归纳评述。 根据深度线索的不同，将深度图提取方法分为基于单目线索的方法、基于双目线索的方法和基于混合线索的3类方法。然后从人机交互的角度，将深度图提取方法分为人工法、半自动法和全自动法。介绍了这些方法的基本思想，比较归纳不同方法的优点与不足。最后,阐述了近年来热门的机器学习方法在深度图提取的应用。 对深度图提取研究进行简要的总结和展望。指出深度图提取研究具有从研究热点中挖掘创新思路、引入新的深度线索等发展趋势。关键词：2D-3D;深度图提取;立体视觉;深度线索;机器学习5429|480|0更新时间：2024-05-07
综述
- 摘要：针对目前信息隐藏的嵌入和提取函数为固定表达式,存在容易被隐写分析和非法提取信息的安全隐患，以及基于模函数的隐写研究现状，提出信息隐藏参数化设计思想、优化参数化二元模映射隐写算法。 首先提出信息隐藏参数化设计定义和分析参数化信息隐藏算法的安全性，然后提出优化参数化二元模映射隐写算法。优化参数化二元模映射隐写算法将两个像素值优化组合后的模运算结果映射到一位进制信息，从而实现信息隐藏。 优化参数化二元模映射隐写算法的密钥空间大，载密图像均方差小于或等于同类算法。 信息隐藏参数化设计可以有效提高信息隐藏算法的抗隐写分析能力和抗信息提取能力；优化参数化二元模映射隐写算法与同类算法相比，具有更好的载密图像视觉质量和安全性。关键词：数字图像;参数化设计;优化;模函数;隐写3366|410|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：提出一种利用分数阶微分梯度检测图像中的噪声点，并用于改进基于分数阶积分的图像去噪算法性能的算法。 该算法首先使用不同方向的分数阶微分梯度模板与含噪声图像进行卷积，计算出图像在不同方向上的分数阶微分梯度，依据预先设定的阈值获得不同方向的分数阶微分梯度检测图，将在所有选定方向上梯度都发生跳变的像素点判定为噪声点；然后只对被检测出的噪声点，在8个方向上进行分数阶积分运算完成去噪处理。 通过在人工图像中分别添加高斯噪声和椒盐噪声以及在自然图像中分别添加高斯噪声和椒盐噪声的去噪对比实验得出相同结论，即只对图像中检测出的噪声点使用分数阶积分运算进行去噪有更好的去噪性能，获得了更好的视觉效果和更高的峰值信噪比。 实验结果表明，基于分数阶微分梯度的噪声检测算法对解决图像去噪和保留图像纹理细节之间的矛盾有所帮助。随着对基于分数阶微分梯度噪声检测方法研究的深入，对图像中噪声检测的准确度会进一步提高，这将提供一种用于改进目前去噪算法性能的研究方向。关键词：分数阶微积分;图像去噪;微分阶微分梯度;峰值信噪比3549|499|0更新时间：2024-05-07
图像处理和编码
- 摘要：针对灰度分水岭算法存在过分割且难以直接应用到彩色图像分割的问题，提出一种自适应梯度重建分水岭分割算法。 该方法首先利用PCA技术对彩色图像降维，然后计算降维后的梯度图像，并采用自适应重建算法修正梯度图像，最后对优化后的梯度图像应用分水岭变换实现对彩色图像的正确分割。 采用融合了颜色距离、均方差和区域信息的性能指标和分割区域数对分割效果进行评估，对不同类型的彩色图像进行分割实验，本文算法在正确分割图像的同时获得了较高的性能指标。与现有的分水岭分割算法相比，提出的方法能有效剔除图像中的伪极小值，减少图像中的极小值数目，从而解决了过分割问题，有效提升了分割效果。 本文算法具有较好的适用性和较高的鲁棒性。关键词：PCA降维;形态学重建;彩色图像分割;分水岭4718|714|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：为进一步提高分割精度，在模糊聚类的基础上引入统计信息，提出一种鲁棒型空间约束的模糊聚类分割算法。 基于局部空间信息的先验概率与后验概率，提出一种新型空间约束项，并通过卷积操作提高运行效率；进而引入负对数联合概率作为测度函数，进一步提高算法对于各像素点所属类别的甄别能力；同时将测度函数与空间约束项整合至目标函数中，通过迭代更新各参数达到最小化目标函数的目的。 对于合成图像的实验结果表明，本文算法对于噪声类型和噪声强度具有较强的鲁棒性；对于彩色图像的实验结果表明，在适当的特征描述符的辅助下，本文算法也能够获得令人满意的分割结果和较高的分割精度。 本文算法克服了现有算法的缺陷，进一步提升了图像的分割精度。其适用于分割带噪声图像，且在适当纹理特征的辅助下分割彩色图像，与同类算法的比较实验结果验证了本文算法的有效性。关键词：图像分割;模糊聚类;空间信息;彩色图像3748|343|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：针对图像目标边界不连续或具有模糊性导致的目标周长无法精确估算这一问题，结合边界跟踪，提出一种基于灰度级信息的目标边界精确周长估算方法。 该方法利用目标边界的灰度级信息，同时结合边界跟踪得到的内外边界来估计目标图像的边界周长，从而提高边界周长估计的精确性和鲁棒性。为了获得目标物体真实周长，实验采用人工合成图像。 实验应用所提方法和3种传统周长估算方法分别计算合成目标对象的周长，并与真实周长比较。为了验证所提方法的有效性和鲁棒性，实验中对目标对象的边界进行不同程度的加厚模糊化；并在边界加入噪声，使边界不连续。当边界变得复杂时，本文所提方法的优势得到极大体现。 实验结果表明，在边界模糊和边界不连续的情况下，本文所提的算法具有更好的适应性和稳定性。关键词：周长估计;边界跟踪;内外边界;灰度级信息;模糊边界;不连续边界2902|275|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：为克服表情变化对3维人脸识别的影响，提出一种基于特征点提取局部区域特征的3维人脸识别方法。 首先，在深度图上应用2维图像的ASM(active shape model)算法粗略定位出人脸特征点，再根据Shape index特征在人脸点云上精确定位出特征点。其次，提取以鼻中为中心的一系列等测地轮廓线来表征人脸形状；然后，提取具有姿态不变性的Procrustean向量特征(距离和角度)作为识别特征；最后，对各条等测地轮廓线特征的分类结果进行了比较，并对分类结果进行决策级融合。 在FRGC V2.0人脸数据库分别进行特征点定位实验和识别实验，平均定位误差小于2.36 mm，Rank-1识别率为98.35%。 基于特征点的3维人脸识别方法，通过特征点在人脸近似刚性区域提取特征，有效避免了受表情影响较大的嘴部区域。实验证明该方法具有较高的识别精度，同时对姿态、表情变化具有一定的鲁棒性。关键词：3维人脸识别;特征点;等测地轮廓线;Procrustes分析;特征融合3818|468|0更新时间：2024-05-07
图像分析和识别
- 摘要：为提高曲线3维重建的精度，提出一种基于曲率无穷范数约束根据2幅图像重建3维非参数空间曲线的方法。 分析以重建曲线的反投影误差、曲率的加权和作为目标函数的缺点。为了避免引入不确定的权系数，同时使求解结果更好地逼近全局最优解，把原目标函数中的曲率项转化为曲率无穷范数的不等式约束，即限制了曲线上所有点的曲率值都必须小于某个较小阈值，从而保证了重建曲线的连续性。 模拟曲线实验验证了方法的可行性、鲁棒性和优越性；圆柱相贯线的重建结果显示重建曲线在特定方向上的相对误差为2.98%；最后把方法应用于果树枝干骨架的3维重建，重建的果树枝干骨架符合肉眼观察的视觉效果。 本文方法适用于不同场合下的曲线3维重建，且重建精度较高。关键词：曲线重建;曲率;无穷范数;反投影误差;光顺性3195|262|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：为了提高光流法在处理光照变化和大位移方面的稳健性。提出一种结合结构纹理分解预处理和加权中值滤波的光流场模型。 该方法数据项采用灰度守恒假设和梯度守恒假设相结合、局部约束与全局约束相结合的思想。同时采用结构纹理分解、加权中值滤波、金字塔结构等高效的光流估计技术，进一步增强了光流算法的精确性与实用性。 分别通过Middlebury光流数据库图像和真实场景图像对提出的光流估计算法进行了大量实验验证。实验结果表明，改进的光流估计法在处理光照变化方面表现不错，不仅获得稠密的光流场，而且提高了光流场准确提取目标边缘的能力。 和传统光流方法相比，所提方法在光照变化情况下能获得更加理想的结果，降低了实际场景中光线变化的干扰，能更好地适用于实际场景中。关键词：光流;大位移;光照变化;结构纹理分解;加权中值滤波;稳健性4393|247|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：近年来双目视觉领域的研究重点逐步转而关注其“实时化”策略的研究，而立体代价聚合是双目视觉中最为复杂且最为耗时的步骤，为此，提出一种基于GPU通用计算(GPGPU)技术的近实时双目立体代价聚合算法。 选用一种匹配精度接近于全局匹配算法的局部算法——线性立体匹配算法(linear stereo matching)作为代价聚合策略；结合线性代价聚合的原理，对其主要步骤(代价计算、均值滤波及系数求解等)的计算流程进行有针对性地并行优化。 对于相同的实验样本，用本文方法在NVIDA GTX780 实验平台上能在更短的时间计算出代价矩阵，与原有的CPU实现方法相比，代价聚合的效率平均有了数十倍的提升。 实时双目立体代价聚合方法，为在个人通用PC平台上实时获取高质量双目视觉深度信息提供了一个高效可靠的途径。关键词：双目视觉;代价聚合;GPU通用计算;并行计算3567|394|0更新时间：2024-05-07
图像理解和计算机视觉
- 摘要：从保护和传承传统皮影文化的角度，使用Kinect设备和带有颜色标识的皮影签子，提出一种类似于传统皮影的交互方式来控制数字皮影。 首先，利用Kinect获得的深度图以及彩色图并配合训练已得的颜色标识，计算出签子头部的位置，且为每个签子设置卡尔曼滤波器的控制，为皮影动画提供较为稳定的控制信息。其次，将数字皮影组织成3根签子控制特有的关节层次模型。在当前模型下，结合输入的控制信息分析皮影的动作原理，通过OpenGL绘制技术，最终呈现出皮影动画。 实验中，用户手执皮影签子面对Kinect，操纵绘制在计算机上的皮影人物，随着签子的移动，皮影可以在构造出的悟空摘桃的皮影场景里进行相应的任意移动、挥舞胳膊、腿部下跪弯曲等动作。用户调查表明该操控方式与传统皮影类似，但该方式更简单，皮影动画也美观有趣味性。 仿真传统皮影交互的新的数字皮影的交互方式，对于想体验传统皮影戏表演的非专业人士来说，操作更加容易，且相比于其他数字皮影的交互更有继承传统皮影交互的力度。关键词：数字皮影;人机交互;Kinect;皮影签子4023|378|0更新时间：2024-05-07
计算机图形学
- 摘要：针对由航空影像自动生成大范围3维地形的立体模型配准问题，提出一种自动配准全部立体模型的方法，从而生成大范围3维地形。 首先由相邻影像构建独立的立体模型；然后根据特征匹配同名点在公共影像上的坐标对应关系，自动提取相邻模型的连接点；通过循环遍历搜索，自动配准全部立体模型，进而构建全航摄区的大范围3维地形。 采用两组数据进行实验，结果显示，两组数据全部3维模型的均方配准误差分别为5.20像素和2.63像素。本文方法生成的大范围地形的相对精度较高；对第2组数据的结果采用控制点进行绝对定向，并用检查点进行精度评估，结果显示全部检查点的均方平面和高程误差分别为0.326 m和0.502 m，生成的大范围地形达到了较高的绝对精度。 本文方法可自动化执行，仅需输入一系列有一定重叠的航空影像，即可自动生成按一定方式组织的大范围3维地形产品。该方法生成的大范围地形既可用于3维场景浏览，也可用于地形量测，但不适用于由激光扫描获取的点云数据的配准。关键词：3维地形重建;连接点;相机定向;模型配准3901|632|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：结合高斯核函数特有的性质，提出一种基于结构相似度的自适应多尺度SAR图像变化检测算法。 本文提出的算法包括差异图像获取、高斯多尺度分解、基于结构相似性的最优尺度选择、特征矢量构造以及模糊C均值分类。首先，通过对多时相SAR图像进行对数比运算获取差异图像，然后，利用基于图像的结构相似度估计高斯多尺度变换的最优尺度，继而在该最优尺度参数下逐像素构建变化检测特征矢量，最后通过模糊C均值聚类方法实现变化像素与未变化像素的分离，生成最终的变化检测结果图。 在两组真实的SAR图像数据上测试本文算法，正确检测率分别达到0.9952和0.9623，Kappa系数分别为0.8200和0.8540，相比传统算法有了较大的提高。 本文算法充分利用了尺度信息，对噪声的鲁棒性有所提高。实测SAR数据的实验结果表明，本文算法可以智能获取最优分解尺度，显著提高了SAR图像变化检测性能。关键词：变化检测;多尺度信息;结构相似度;特征矢量;模糊C均值聚类3431|600|0更新时间：2024-05-07
遥感图像处理
- 摘要：针对融合—复原法超分辨率重建中融合与复原两大环节，提出新的改进算法框架：用改进的归一化卷积实现融合，再用改进的最大后验估计实现复原，得到更优的超分辨率重建。 改进的归一化卷积引入了双适应度函数和一种新的混合确定度函数；改进的最大后验估计，引入一种特征驱动先验模型，该模型通过混合两种不变先验模型而得到，形式完全取决于图像自身的统计特征。 用本文算法对不同降质水平的图像进行重建，并与其他若干算法重建结果比较。无论从视觉效果还是从评价指标，本文算法均优于其他算法。 本文超分辨率重建算法，融合环节兼顾了邻域像素的空间距离和光度差，充分利用两种确定度函数的各自优势，可以抑制更多噪声和异常值；复原环节的先验模型依据图像特征而不是经验，对图像刻画更准确。实验结果也验证了本文算法的有效性。关键词：超分辨率重建;特征驱动先验;归一化卷积;最大后验估计;图像复原4809|365|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：织物组织结构的3维几何模型是进行机织物的3维外观模拟和性能预测的基础。提出直接由组织结构参数建立机织物3维几何模型的方法。 根据构成机织物组织交织规律的浮长序列、交叉数、飞数、经纬纱循环数等参数，建立单层织物的组织图矩阵生成的数学公式；结合组织图矩阵和织物中纱线的屈曲模型，采用直线和余弦曲线分段函数建立组织矩阵中组织点间纱线路径的数学公式，并基于椭圆截面模型实现机织物的3维模拟；通过对经、纬纱的或坐标函数中引入修正因子，实现纱线路径的扭曲变形。 实现不同组织类别、不同结构参数、不同纱线截面及基于均匀分布的纱线扭曲等条件下单层机织物的3维几何结构模拟，仿真效果较好。 本文方法将组织图矩阵生成和织物结构3维建模两个过程结合，快速生成单层机织物的3维几何模型。通过实时更改结构参数，实现不同结构织物的模拟，而且可以模拟经、纬纱平面外扭曲现象。关键词：机织物;组织图;矩阵;几何建模4547|668|0更新时间：2024-05-07
- 摘要：流血效果是虚拟手术模拟器视觉效果的重要组成部分，血流与固体交互的庞大计算量使取得实时的流血模拟效果具有很大的挑战性。提出一种基于图形处理单元(GPU)加速的虚拟手术流血效果模拟方法。 该方法以Müller等人提出的光滑粒子动力学(SPH)作为基础，采用温度项使粒子具有不同速度模拟血流形成的血槽，同时基于构建均匀空间网格的思想，利用通用并行计算架构(CUDA)多线程并行加速技术完成粒子控制方程的求解和血流与固体交互的计算，从而取得实时的效果。 实验结果表明，本文方法能够满足虚拟手术中切割表面流血和血液在器官中流动的模拟需求，在粒子个数为9000时仅需20 ms，对比于纯CPU的实现取得20.15倍的加速比，实现了大量粒子下的实时流血模拟。 本文方法具有较好的灵活性和实时性的特点，可以应用于虚拟手术仿真系统之中。关键词：虚拟手术;流血模拟;光滑粒子动力学(SPH);CUDA加速;温度项4871|287|0更新时间：2024-05-07
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