基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法
医学图像的分割技术及其新进展
医学图像的分割技术及其新进展3楚存坤,李月卿,王昌元(泰山医学院,山东泰安 271000)关键词:医学图像分割;图像分割评价中图分类号:R319 文献标识码:A 文章编号:100427115(2007)0420315203 近几年,计算机断层成像(Computed T omo2 graphy,CT),核磁共振成像(Magnetic Res onance I m2 age,MR I),超声成像(ultras ound i m age,USI)等医学成像技术已经广泛应用在医疗的诊断、术前计划、术后监测等各个环节中,其目的是全面而精确地获得病人的各种数据,为诊断、治疗计划、手术和术后评估提供正确的数字信息。
只有把感兴趣的目标从图像的复杂景物中提取出来,才有可能进一步对它们进行定量分析或者识别。
目前,医学图像分割主要以各种细胞、组织与器官的图像来作为处理的对象或内容。
图像分割是根据某种均匀性或一致性原则将图像分成若干个有意义的部分,使得每一部分都符合某种一致性的要求[1]。
1 医学图像分割技术的发展111 传统图像处理领域中的医学图像分割技术11111 基于阈值的方法阈值分割法是将灰度图像变为二值图像以达到分割目的的方法,它是一种PR(并行区域)法。
阈值法的过程是决定一个灰度值,用以区分不同的类,这个灰度值就叫做“阈值”。
把灰度值大于阈值的所有像素归为一类,小于阈值的所有像素归为另一类。
阈值法是一种简单但是非常有效的方法,特别是不同物体或结构之间有很大的强度对比时,能够得到很好的效果。
此分割法通常是交互式的。
因为阈值法能够实现实时操作,所以它更能够建立在用户视觉估计的基础上。
阈值法一般可以作为一系列图像处理过程的第一步。
其主要局限是,最简单形式的阈值法只能产生二值图像来区分两个不同的类。
另外,它只考虑像素本身的值[2],一般都不考虑图像的空间特性,这样就对噪声很敏感。
针对它的不足,有许多经典阈值法的更新算法被提了出来[3,4]。
运动目标检测光流法
运动目标检测光流法一、引言在计算机视觉领域中，运动目标检测是一个重要研究方向，其目的在于从视频序列中分离出运动的目标。
光流法作为其中的一种方法，通过估计像素点的运动矢量来检测运动目标。
本文将详细介绍光流法在运动目标检测中的应用。
二、光流法的基本原理光流法是一种基于像素点运动估计的方法，其基本原理是通过计算图像序列中每个像素点的运动矢量，从而得到运动目标的信息。
光流场是光流法在图像上的表现形式，它反映了图像中每个像素点的运动状态。
光流场的计算可以通过多种方法实现，如基于梯度的方法、基于匹配的方法等。
三、光流法在运动目标检测中的应用在运动目标检测中，光流法的主要应用包括以下几个方面：运动目标的分割：通过计算光流场，可以将运动目标与背景进行分割。
由于运动目标与背景的光流矢量存在差异，因此可以通过设定阈值将运动目标从背景中分离出来。
运动目标的跟踪：利用光流场可以实现对运动目标的跟踪。
通过计算连续帧之间光流矢量的变化，可以估计出运动目标的运动轨迹，从而实现目标的跟踪。
运动目标的识别：通过对光流场的分析，可以提取出运动目标的特征信息，如形状、大小、速度等。
这些特征信息可以用于运动目标的识别，如行人、车辆等。
四、光流法的优缺点分析光流法在运动目标检测中具有以下优点：可以处理复杂背景下的运动目标检测问题；可以实现对运动目标的精确分割和跟踪；可以提取出丰富的运动目标特征信息。
然而，光流法也存在一些缺点：对光照变化敏感：当光照条件发生变化时，光流场的计算结果可能会受到影响，从而导致检测精度的下降；计算复杂度高：光流场的计算涉及到大量的数学运算，因此其计算复杂度较高，难以实现实时处理；对噪声敏感：当图像中存在噪声时，光流场的计算结果可能会受到影响，从而导致检测精度的下降。
为了克服这些缺点，研究者们提出了许多改进方法，如基于深度学习的方法、基于滤波的方法等。
五、结论与展望光流法作为一种基于像素点运动估计的方法，在运动目标检测中具有广泛的应用前景。
图像处理中的目标跟踪算法设计与性能评估方法
图像处理中的目标跟踪算法设计与性能评估方法目标跟踪是计算机视觉领域中一项重要的任务，广泛应用于视频监控、智能交通、无人驾驶和增强现实等领域。
目标跟踪算法设计与性能评估是提高跟踪准确性和效率的关键。
本文将介绍图像处理中的目标跟踪算法设计以及常用的性能评估方法。
一、目标跟踪算法设计目标跟踪算法旨在从连续的图像序列中，准确地估计目标的位置和尺度。
以下是几种常见的目标跟踪算法设计方法：1. 基于模板的方法：该方法将目标的初始位置和尺度作为模板，在后续图像中寻找与模板最相似的区域作为目标的位置。
基于模板的方法包括均值漂移、相关滤波器和模板匹配等。
2. 基于特征的方法：该方法通过提取目标的特征信息进行跟踪，常用的特征包括颜色、纹理、形状和运动等。
基于特征的方法包括卡尔曼滤波器、粒子滤波器和深度学习等。
3. 基于超像素的方法：该方法将图像分割成若干个超像素，在跟踪过程中利用超像素的空间关系和相似性来估计目标的位置。
基于超像素的方法包括稀疏表示、分割与跟踪、跟踪与检测等。
二、性能评估方法评估目标跟踪算法的性能是十分重要的，以下是几种常用的性能评估方法：1. 准确性评估：准确性是评估目标跟踪算法的核心指标之一，通常使用重叠率（Overlap Rate）和中心误差（Center Error）来衡量。
重叠率是目标边界与跟踪结果的交集与并集之比，中心误差是目标中心与跟踪结果中心的欧氏距离。
高重叠率和低中心误差表示算法具有较好的准确性。
2. 鲁棒性评估：鲁棒性是评估目标跟踪算法抗干扰能力的指标，常见的鲁棒性评估方法包括光照变化、尺度变化、遮挡和快速运动等。
通过在各种干扰情况下测试算法的跟踪准确性，可以评估算法的鲁棒性。
3. 复杂度评估：复杂度评估是评估目标跟踪算法的计算复杂度和运行速度的指标，常用的复杂度评估方法包括处理帧率、平均处理时间和内存占用等。
较低的复杂度和较快的运行速度表示算法具有较好的效率。
4. 数据集评估：数据集评估是常用的目标跟踪算法性能评估方法之一，目标跟踪领域有许多公开的数据集，如OTB、VOT和LAR等。
视频检测和运动目标跟踪方法总结
视频检测和运动目标跟踪方法总结目前常用的视频检测方法可分为如下几类：光流法，时域差分法，背景消减法，边缘检测法，运动矢量检测法[2]。
一、光流法光流法[1]是一种以灰度梯度基本不变或亮度恒定的约束假设为基础对运动目标进行检测的有效方法。
光流是指图像中灰度模式运动的速度，它是景物中可见的三维速度矢量在成像平面上的投影，表示了景物表面点在图像中位置的瞬时变化，一般情况下，可以认为光流和运动场没有太大区别，因此就可以根据图像运动来估计相对运动。
优点：光流不仅携带了运动目标的运动信息，而且还携带了有关景物三维结构的丰富信息，它能够检测独立运动的对象，不需要预先知道场景的任何信息，并且能够适用于静止背景和运动背景两种环境。
缺点：当目标与背景图像的对比度太小，或图像存在噪音时，单纯地从图像灰度强度出发来探测目标的光流场方法将会导致很高的虚警率。
且计算复杂耗时，需要特殊的硬件支持。
二、时域差分法时域差分法分为帧差法和改进的三帧双差分法。
1.帧差法帧差法[8]是在图像序列中的相邻帧采用基于像素点的时间差分, 然后阈值化来提取出运动区域。
视频流的场景具有连续性，在环境亮度变化不大的情况下，图像中若没有物体运动，帧差值会很小；反之若有物体运动则会引起显著的差值。
优点：时域相邻帧差法算法简单，易于实现，对背景或者光线的缓慢变化不太敏感，具有较强的适应性，能够快速有效地从背景中检测出运动目标。
缺点：它不能完全提取运动目标所有相关像素点，在运动实体内部不容易产生空洞现象。
而且在运动方向上被拉伸，包含了当前帧中由于运动引起的背景显露部分，这样提取的目标信息并不准确。
2.三帧双差分法三帧双差分法与相邻帧差法基本思想类似，但检测运动目标的判决条件上有所不同。
三帧双差分较两帧差分提取的运动目标位置更为准确。
三、背景消减法背景消减法[4]是将当前帧与背景帧相减，用阈值T判断得到当前时刻图像中偏离背景模型值较大的点，若差值大于T则认为是前景点（目标）；反之，认为是背景点，从而完整的分割出目标物体。
监控视频智能检索关键技术综述
监控视频智能检索关键技术综述张亚恒;韩琳;姜梅;蔡能斌【摘要】近年来随着监控系统的规模化及网络化,如何在海量的监控视频中快速查找所需要的信息、准确定位嫌疑目标的位置和运动轨迹,成为法庭科学研究的热点.本文就监控视频智能检索影响因素、运动目标的检测和提取技术以及运动目标跟踪方法等方面进行了论述.【期刊名称】《影像技术》【年(卷),期】2013(025)006【总页数】4页(P3-6)【关键词】监控视频;智能检索;运动跟踪【作者】张亚恒;韩琳;姜梅;蔡能斌【作者单位】上海市公安局物证鉴定中心上海市现场物证重点实验室,上海200083;上海市公安局物证鉴定中心上海市现场物证重点实验室,上海200083;上海公安高等专科学校,上海200336;上海市公安局物证鉴定中心上海市现场物证重点实验室,上海200083【正文语种】中文【中图分类】D918.2;TN820.4目前，随着“天网工程”、“平安城市”建设的不断深入，监控摄像系统已遍布城市的每个街头，不仅有效改善了社会治安状况，也为警方破案提供了真实直观的证据，监控视频已成为侦查破案的重要手段［1-3］。
然而随着监控系统的规模化及网络化，在海量的监控视频中如何快速查找所需要的信息、准确定位嫌疑目标的位置和运动轨迹，即监控视频的智能检索技术，成为法庭科学的一个研究热点。
如：周兵、杨春蓉等人研究了基于内容的视频检索技术［4，5］，张环等人研究了一种基于SVM的视频检索反馈算法［6］，曲佳佳等人研究了一种视频镜头边界检索方法［7］，曹海傧等人研究了一种基于分布式LSH的海量视频快速检索方法［8］，庞志恒等人研究了视频浓缩与基于对象的视频检索技术［9］。
视频智能检索技术在视频及视频内容描述之间建立映射关系，使计算机能够通过处理和分析来理解视频画面中的内容。
本文就监控视频智能检索的影响因素、运动目标的检测和提取技术、运动目标跟踪技术等方面进行了论述。
1 监控视频智能检索的影响因素视频智能检索技术可以划分为两个层次：视频数据结构化层和检索算法层。
基于速度分类算法的交通事件视频检测系统设计
114交通信息与安全2013年2期第31卷总175期基于速度分类算法的交通事件视频检测系统设计*熊昕1徐建闽2(I．广州番禺职业技术学院计算机中心广州511483；2．华南理工大学交通学院广州510640)摘要提出基于速度分类算法的交通事件实时视频检测方法，并对交通量检测方法、车辆跨道处理、速度检测、交通状况检测及交通事件识别等进行了研究。
在车辆检测与跟踪的基础上，可实现车辆停止、慢行、车道变换次数和车流拥挤等交通事件识别功能，通过自动检测车辆避障、车道变换、超速、慢速、停止和交通阻塞等事件，获得交通流量、占有率、排队长度、车型和平均车速等交通参数。
与传统交通事件检测系统相比，具有直观方便、费用低等优点。
关键词交通事件；视频检测：车流检测；车速检测中图分类号：TP391．41文献标志码：A doi：10．3963／j．i ssn16744861．2013．02．0250引言交通事件是指公路上偶发性事件，如交通事故、故障停车、货物散落和常发性拥挤等引起的交通堵塞。
对于可预测类的交通事件，驾驶员可以预先制定合理的出行计划来降低其影响，但对于突发事件引起的延误，驾驶员却无法采取躲避措施。
这类事件的影响不仅造成交通拥挤，还会引起二次事故。
当交通拥挤时，车辆走走停停会引发更多的小事故及汽车抛锚等事件的发生。
这样就增加了事件的数量，并延长了清除事件的时问。
所以，如何采用交通事件自动检测系统(aut om at—i c i nci d ent de t ect i on syst em，A I D S)对交通事件进行快速准确的检测，已经成为越来越多人关心的问题。
国内外许多专家学者提出了描述交通事件检测的算法。
K am i j oLl]等通过对序列目标图像的跟踪学习获得目标运动的时空区域，经定性的推理和统计分析，自动构造出定性的事件模型，实现事件的预测和异常事件的检测；J ut aek O h[21等建立了包括交通场景中的检测数据，例如时间序列的车辆行驶方向、位置等的3D场景描述序列；K um ar[33等利用运动目标与场景内静态设施及动态目标之问的相互关系识别行为活动。
一种联合图像分割与背景建模的运动目标检测算法
Ｋｅ ｏｄ ：ｉｅ ｕｖ ｉａ ｃ； ｏ ｉ ｂｅｔ ｅｅｔ ｎ ｂ ｃｇｏｎ ｏ ｅｉｇ ｍ ｘｕｅＧ ｕｓ ｎｍ ｄｌ ｙｗ ｒｓ ｖｄｏｓｒｅ ｌ ｅ ｍ ｖ ｇｏｊｃ ｄ ｔ ｉ ； ａｋ ｒｕ ｄｍ ｄ ｌ ； ｉｔｒ ａ ｓｉ ｏ ｅ ｌｎ ｎ ｃｏ ｎ ａ
智能视频监控系统 实时监控场景 ， 并对异常现象 进行判断， 产生报警信息通知值班人员及时采取 有效 的措施 ， 减少值班人员的视觉负担 ， 了监控系统的 提高 自动化水平 。同时， 采用 只存储部分关键视频帧的策 略， 可以大大节约存 储数 据 ， 减轻 了监控 存储器 的负 担。 背景建模法是视频监控 中广泛使用 的方法 ， 许多 实际中成功应用 的系统均使用这种方法 。它的基本思 想是建立背景的统计模 型， 然后将 当前 图像与背景图 像做差提取出运动前景 。Ａ ｕａ ｉ ｌ ｎ ｒ Ｍ ｔ 等人采用变带 ｇ ｔ ａ 宽核密度估计法建立背景模型… ， 此方法可 以取得较 好的检测效果 。缺点是需要较多的存储空间而且运算
Ｓ ＯＮＧ ｈ ｎ －ｉ Ｌ Ｕ Ｄａ ｇ ｈ ｉ Ｚ ＮＧ Ｌ ａ Ｓ ｅ ｇｌ ， Ｉ ｎ －ｕ， Ｅ ｕｎ
（ ｈ ｃｄｍ ｆ ｑ ｉｍ ｎ ｏ ａｄａｄＴ ｃｎｌｇ， ｅ ｉｇ１ １ １， ｈｎ） Ｔ ｅＡ ａｅ ｙｏ ｕ ｅｔ ｍｍ ｎ ｎ ｅｈ ｏｏｙ Ｂ ｉｎ ０４ ６ Ｃ ｉ Ｅ ｐ Ｃ ｊ ａ
维普资讯
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３ ６・
《 测控技术）０ ６ ２０ 年第 ２ 卷第 ５期 ５
一
种联合 图像分割 与背景建模 的运动 目标检测 算法 宋胜利 ， Nhomakorabea党辉 ， 曾
（ 装备指挥技术学院， 北京
峦
１１１） ０４６
摘要： 介绍了在混合 高斯模型的基础上 ， 采用每一个像素点及其邻域组成的集合作为特征矢量来描述 图 像 ， Ｙ Ｖ格式的彩 色图像的不同颜 色分量分别建立混合 高斯模型 ， 而确定是 否有 变化发 生。为充 对 Ｕ 从 分利用空间信息， 出将彩色图像分割与背景建模结合起来 ， 提 得到具有精确边缘的运动 目标。实验结果 表明， 即使在前景纹理、 色比较一致且与背景对比不是很 明显的情况下， 颜 本方法也能完整地检测 出运
《2024年基于光流法的运动目标检测与跟踪技术》范文
《基于光流法的运动目标检测与跟踪技术》篇一一、引言随着计算机视觉技术的不断发展，运动目标检测与跟踪技术在智能监控、自动驾驶、人机交互等领域得到了广泛应用。
其中，光流法作为一种重要的运动目标检测与跟踪技术，因其能实时、准确地捕捉运动目标的轨迹和位置信息，被广泛地应用于各种实际应用场景中。
本文将介绍基于光流法的运动目标检测与跟踪技术的基本原理、方法及最新进展。
二、光流法基本原理光流法是利用图像序列中像素强度变化信息来检测运动目标的一种方法。
它通过分析图像序列中像素点的亮度变化情况，从而确定各像素点的运动矢量，即光流。
根据光流的大小和方向，可以确定图像中运动目标的轨迹和位置信息。
光流法具有计算简单、实时性较好等优点，在运动目标检测与跟踪中得到了广泛应用。
三、光流法在运动目标检测中的应用1. 背景建模与去除：通过光流法对图像序列进行背景建模，将背景与前景分离，从而实现对运动目标的检测。
该方法可以有效地去除背景噪声，提高运动目标检测的准确性。
2. 动态阈值设定：根据图像序列中像素点的光流大小和方向，设定动态阈值来区分运动目标和背景。
这种方法能够根据实际情况自动调整阈值，从而提高运动目标检测的鲁棒性。
3. 轮廓提取：利用光流矢量场对图像进行分割，提取出运动目标的轮廓信息。
这种方法可以有效地提取出运动目标的形状特征，为后续的跟踪和识别提供基础。
四、光流法在运动目标跟踪中的应用1. 特征点匹配：通过光流法计算的特征点与已知的特征点进行匹配，实现运动目标的跟踪。
该方法具有较好的鲁棒性，适用于复杂的场景和光照条件变化。
2. 基于区域的跟踪：利用光流场估计的区域内像素点的动态信息，对运动目标进行区域性跟踪。
该方法能够提高跟踪的准确性和稳定性，减少因噪声和遮挡等因素导致的跟踪失败。
3. 多线索融合：将光流法与其他传感器数据（如深度信息、声音信息等）进行多线索融合，实现多模态的跟踪方法。
这种方法能够提高跟踪的准确性和可靠性，适用于多种复杂场景。
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第20卷 第3期2000年6月北京理工大学学报J o urnal of Beijing Institute o f Technolog y V o 20 No.3Jun.2000 文章编号:1001-0645(2000)03-0347-05基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法李冬霞, 曾禹村(北京理工大学电子工程系,北京 100081)摘 要:研究基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法.根据目标图像像素移动的一致性,在序列图像中利用块匹配法进行帧间图像配准,得到目标图像块的速度估计,将具有相同速度矢量的目标图像块聚类,即可分割出运动目标.仿真实验结果表明,该方法能有效地对复杂背景下的运动目标图像进行分割,并具有较好的抗噪能力.关键词:运动目标检测;图像分割;块匹配;速度特征矢量中图分类号:TN 957.53 文献标识码:A收稿日期:19991005作者简介:李冬霞,女,1971年生,博士生.理想情况下,具有运动目标的图像序列相邻图像帧间背景几乎不动,目标像素是作为一个整体相对于背景平移运动的,因此可以利用目标的速度特征将其从背景中提取出来.一般以二维位移偏移量(d x ,d y )作为目标运动速度的描述,常用的运动估计算法有像素递归法(recursive algo rithm )和块匹配算法(block -ma tching alg orithm )[1,2].像素递归法计算量大,计算过程复杂,不易达到实时分割的要求.作者采纳块匹配算法,证实了该算法的有效性.1 运动目标的速度估计块匹配方法是一种相关分析方法,它是把一帧实时图像分为若干个大小相等的子图像块,将每一子图像块作为模板在相邻参考帧图像中一定搜索范围内进行相关计算,根据匹配准则,找出最优匹配位置.该位置对应的二维位移偏移量(d x ,d y )即可作为模板子图像块运动速度矢量的估计值[3].1.1 匹配准则匹配准则是衡量帧与帧之间两个子图像块相似程度的准则函数.可以用子图像块之间的二维互相关函数N (D )作为准则函数,其定义为N (D )=R S K S K -1(D )R S K S K (0)R S K S K -1(D ),(1)其中R S K S K -1(D )=E [S K (x ,y )S K -1(x -d x ,y -d y )].为减少计算量而又保持一定的匹配精度,也可采用子图像块间对应像素绝对差值即均值误差准则(记为M)作为准则函数,其定义为M(i,j)=1N2∑NK=1∑NI=1X t(K,I)-X t-1(K+i,I+j),(2) (V i,V j)=(i,j)/min M(i,j),(3)其中 X t(K,I)为实时图像中像素点的灰度;X t-1(K+i,I+j)为参考图t-1搜索位置(i,j)点的灰度,(i,j)为目标移动i行和j像素点;(V i,V j)为最后的也是最佳的运动偏移估计值. 1.2 搜索策略搜索策略是指在搜索范围内如何选取匹配操作的搜索位置,以及在这些操作位置上如何应用匹配准则.它包含在哪些搜索位置上进行匹配操作和如何应用匹配准则.块匹配操作最基本的算法是二维全局搜索算法(FS A),它能够准确得出全局最优匹配点,但计算量过大.针对这一情况,近年来出现了很多块匹配的快速算法,如三步搜索算法(TSSA)、二维对数搜索算法(TDLSA)、共轭方向搜索算法(CDSA)、交叉搜索算法(CSA)等.这些快速算法都是通过减少搜索位置的数目减少计算量的,但其匹配结果陷入局部最优点的概率很大.作者在此提出一种像素提取技术,既能减少每次匹配操作需要利用的像素点数,又能在整个操作过程中利用所有的像素点.具体说明将在下面叙述.图1为一个8×8的子图像块,块中每个像素点被规则地标记为a,b,c,d.把所有包含像素点a的取样模式叫做模式A,类似地,模式B,C,D分别代表包含着像素点b,c,d的取样模式.如果在块匹配中仅仅利用模式A中的像素点,则计算量下降为取所有子块像素点进行匹配时的1/4.但是,因为标记为b,c,d的像素点没有被利用,这种取样模式会大大降低速度矢量估计的准确性.为克服这个缺陷,作者在搜索范围内使用全部4种模式,在每一个搜索位置上仅使用其中一种,同时采用特定的交替顺序以保证使用子图像块内所有的像素点.图2显示了子图像块在搜索范围内相邻的16个搜索位置,这些位置被规则地标记为1, 2,3,4.标记数字决定了在这个搜索位置上使用图1中4个取样模式中的哪一个进行匹配操作.例如,在标记为1的搜索位置上进行操作时,使用A取样模式(即子图像块中所有标记为aa b a b a b a bc d c d c d c da b a b a b a b c d c d c d c d a b a b a b a b c d c d c d c d a b a b a b a b c d c d c d c d图1 子图像块取样模式3232414132324141图2 搜索范围内4种取样模式的交替的像素点参与匹配操作).类似地分别在标记为2,3,4的搜索位置上使用模式B,C,D,即如果在搜索位置(X,Y)使用模式A,那么在搜索位置(X+2n,Y+2n)上同样也使用模式A进行匹配操作(其中n为整数).在搜索位置(X+1+2n,Y+2n)上使用模式D,在(X+2n,Y+1+2n)上使用模式B,在(X+1+2n,Y+1+2n)上使用模式C.对于每种取样模式,可以得到一个在348北京理工大学学报第20卷 搜索范围内M 值最小的运动矢量估计值,然后利用子图像块的全部像素点计算这4个运动矢量的匹配情况,在所得到的4个估计值中选取具有最小M 值对应的子图像块运动矢量作为最终估计值.这种取样模式交替的特殊方法能够在4个不同的搜索位置上使用图像块的所有像素点,从而利用了搜索范围内的所有像素点.4种取样模式中的任何一种都具有1/4的抽取比,使每次匹配操作数减为原来的1/4.1.3 聚类方法一种聚类方法是由块匹配运动估计得到一帧图像上对应的运动矢量图阵列.对速度矢量进行聚类分析,将其聚类到由若干个相同或相近并且基本连通的多个子图像块构成的区域.通常是将运动矢量图阵列映射成二维坐标平面上的点集,每一个子图像块对应坐标平面上的一个点.将点与点之间的距离小于某一阈值的所有点合并为一个新的点集,根据阈值的不同,可得到不同大小、不同数量的点集.然后再将点集逆映射到图像平面.不同的点集对应不同的图像区域块,集中点的数目越多,所对应的图像区域块越大,同时,不同的图像区域块代表具有不同运动速度的目标.另一种聚类方法是根据子图像块在不同位置上的匹配误差来判断各子图像块可否合并.与前一种方法不同的是每一子图像块在匹配过程中必须保留整个搜索范围内的匹配误差,形成(N +2d m )×(N +2d m )的匹配帧差图,d m 为最大偏移像素点数.某一图像块按照其代价函数(根据帧差图定义)是否满足阈值条件来确定该图像块是否可以合并到另一个图像区域.作者曾试验过这种方法,其抗噪声能力和避免误匹配的能力增强,但运算量太大,判别准则中的阈值选择对结果影响也很大,而且保留各个子图像块的匹配帧差图需要大容量的存储器,所以很难满足实时性要求.在此作者选用第一种方法.2 基于速度矢量提取运动目标及仿真2.1 运动目标速度矢量提取图3为运动目标速度矢量提取的实现框图,其中的双端口存储器1用来存储预处理后的连续帧灰度图像.双缓冲器将子图像块与搜索窗数据同时送入速度矢量计算单元(LSI LO GIC64720运动估值器)进行匹配运算.当输入匹配块数据和搜索窗图像数据后,LSI LO GIC64720芯片内部完成搜索窗内每一位置上的M 准则运算,并自动输出所有匹配位置中349 第3期李冬霞等:基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法的最小匹配误差、最小匹配误差所在的位置以及零偏移位置上的误差值.最小匹配误差所在的位置可以用来作为速度矢量的估计值.双端口存储器2用于存储各子图像块的速度矢量,可被数字信号处理器(DSP)随时读取进行聚类计算并将结果存入单端存储器中供显示或其它处理环节.处理器选用高速数字信号处理器TM S320C50,该处理器除了实现聚类计算和通信功能外,还提供整个系统的控制逻辑.图中虚线部分可由现场可编程门阵列(FPGA )实现,这样整个系统运算速度加快,而且体积减小.2.2 仿真实验仿真实验采用了多组图像,包括复杂背景下的红外坦克图像和简单背景下的飞机图像.每一组图像进行运动矢量估计时,块的大小分为8×8(N =8)和4×4(N =4)两种情况,p 为搜索步长,即p =d m .由于所采用的序列图像帧间间隔很小,坦克目标运动速度很慢,因此用相邻帧图像进行匹配难以得出结果.实验中选用的红外坦克图像相隔8帧,飞机图像相隔3帧.实验中还对原红外图像均值滤波后的图像进行了匹配操作.图4给出了仿真结果.图4a 为坦克红外图像;图4b 为坦克红外图像的速度矢量图(N =4,p =2);图4c 为坦克红外图像的速度矢量图(N =8,p =4);图4d 为飞机红外图像;图4e 为飞机红外图像的速度矢量图(N =4,p =2,C =2).(a )(b )(c )(d )(e )图4 红外图像及其速度矢量图2.3 结果分析从图4所示速度矢量图中可以看出:①子图像块越大,越不易受到噪声影响,子图像块越小,越易受到噪声影响.块匹配方法对动目标边缘部分的匹配误差比较大,因为所提取出的目标轮廓由规则的折线段组成,掩盖了目标的真实形状.合理地选取匹配块大小,可得到满意的分割效果.②对比坦克和飞机红外图像的匹配结果可发现,背景越复杂和灰度变化特征越丰富,则目标提取效果越好.背景简单,则在搜索范围内与基准子图像块灰度特征相似或相同的匹配图像块不只一个,产生了如何从中确定真实的最佳匹配位置找出运动矢量的问题.不同的处理方式产生不同的分割效果.图4e 表示搜索范围内最佳匹配位置多于两个(C =2)时,默认此匹配子块的最佳匹配位置为(0,0),这种方式一定程度上可避免误匹配.3 结 论以上分析与计算机仿真实验表明,本文中提出的基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法是有效的.此方法处理过程简单,易于硬件实现,对复杂背景下的运动目标图像有较好的分割效果,而且可以根据目标运动速度对视场中多个运动目标图像进行识别跟踪.350北京理工大学学报第20卷 参考文献:[1] Huang J ,Liu S,Hayes M.A multi-f rame pel-recursiv e alg o rithm fo r va rying fr ame-to -f ramedisplacement estimatio n [J ].IEEE ICA SSP ,1992,3:242-244.[2] M usma nn H G,Pirsch P,G ralle rt H J .Adv ances in pictur e coding [J].Pro c IEEE,1985,73:523-548.[3] Gao Like,Zeng Yucun.M oving targ ets detectio n a nd r eco g nitio n in IR imag e [J].J o urnal ofBeijing Institute of T echno log y (in Chinese ),1997,17(6):676-678.An Image Segmentation Method Based on VelocityFeature Vector for Moving Target ExtractionLI Dong -xia, ZEN G Yu-cun(Depar tment o f Electr onics Eng ineering ,Beijing Institute o f T ech no lo gy ,Beijing 100081)Abstract :An imag e segmenta tion method based on the v elocity feature vecto r ofm ov ing ta rg et was propo sed.According to moving v ector sameness o f the pix els in a targ et im ag e block ,the velocity v ecto r wa s estimated by inter -frame imag e matching in a n image sequence .Block -ma tching algo rithms w ere utilized in the matching process.All imag e blocks that hav e the sam e mo tion v ecto rs w ere clustered a nd a m ov ing ta rg et w as identified.It w as prov ed that the m ethod is effective a nd feasible to seg ment the moving target from com plica ted backg round and has the better a nti -noise ability.Key words :moving target detection ;image segm enta tion ;blo ck -matching ;v elocityfeature v ector351 第3期李冬霞等:基于速度特征矢量提取运动目标的图像分割方法。