畢業(yè)論文范文——基于Kalman濾波的視頻目標(biāo)跟蹤方法

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1、西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文基于Kalman濾波的視頻目標(biāo)跟蹤方法摘要：在計算機(jī)視覺的應(yīng)用中，視頻目標(biāo)的識別和跟蹤是一項(xiàng)重要的研究課題，它融合了軍事和民用等許多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，包括圖像處理、模式識別、人工智能、醫(yī)療診斷等，它在人機(jī)交互，軍事制導(dǎo)、智能交通、醫(yī)學(xué)圖像處理等許多方面有了廣泛的應(yīng)用。但是，由于受到光照的變化、噪聲、遮擋、同色等諸多因素的影響，要在視頻序列中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的跟蹤并準(zhǔn)確的分析目標(biāo)運(yùn)動的變化，現(xiàn)有的算法在實(shí)際應(yīng)用中面臨許多問題，因此，研究和設(shè)計可靠地視頻目標(biāo)跟蹤方法仍具有很大的挑戰(zhàn)。本文首先論述了課題的背景、意義以及現(xiàn)狀，并對常用的運(yùn)動目標(biāo)跟蹤適用方法中幀間

2、差分法、背景差分法、光流法等目標(biāo)檢測的基本方法進(jìn)行介紹和對比，并對其應(yīng)用的優(yōu)劣以及適用范圍進(jìn)行說明，為后續(xù)Kalman濾波器的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。本文在分析目標(biāo)跟蹤和檢測的基礎(chǔ)上，進(jìn)而深入探討Kalman濾波的基本理論以及算法的實(shí)現(xiàn)、實(shí)現(xiàn)的性能，分析Kalman濾波在線性運(yùn)動中的目標(biāo)檢測的應(yīng)用及優(yōu)缺點(diǎn)，其次，在此基礎(chǔ)上探討擴(kuò)展Kalman濾波在非線性運(yùn)動中的目標(biāo)檢測的應(yīng)用，最后，通過對算法的改進(jìn)并利用Matlab對該算法的精確跟蹤進(jìn)行仿真與誤差分析。關(guān)鍵詞：Kalman濾波；目標(biāo)檢測；目標(biāo)跟蹤；擴(kuò)展Kalman濾波西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第一章緒論11.1課題研究的背景及意

3、義11.2目標(biāo)跟蹤技術(shù)的研究現(xiàn)狀21.3各章節(jié)內(nèi)容安排3第二章經(jīng)典目標(biāo)檢測技術(shù)52.1背景差分法52.2幀間差分法72.3光流法82.4本章小結(jié)10第三章Kalman濾波理論及算法113.1線性離散Kalman濾波器基本方程113.2線性Kalman濾波器算法133.3Kalman濾波的特性153.4擴(kuò)展Kalman濾波器163.5本章小結(jié)20第四章Kalman濾波的視頻目標(biāo)跟蹤算法234.1視頻目標(biāo)跟蹤技術(shù)的基本要求和流程234.1.1視頻目標(biāo)跟蹤技術(shù)的基本要求234.1.2視頻目標(biāo)跟蹤流程圖244.2基于Kalman濾波的視頻目標(biāo)跟蹤算法244.2.1基本參數(shù)的討論

4、244.2.2Kalman濾波器在視頻目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用344.4仿真實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析374.5本章小結(jié)43第五章總結(jié)和展望435.1總結(jié)435.2展望44致謝44參考文獻(xiàn)45西南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文第一章緒論1.1課題研究的背景及意義隨著社會信息化的普及與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對多媒體信息的需求不斷的增長，利用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)人類視覺功能成為目前計算機(jī)領(lǐng)域中最熱門的課題之一，促使著計算機(jī)視覺【1】的發(fā)展，計算機(jī)視覺是一門綜合性、交叉性很強(qiáng)的學(xué)科，涉及范圍也很廣，主要包括：圖像處理、人機(jī)交互、模式識別、醫(yī)療診斷等。運(yùn)動目標(biāo)跟蹤作為其必不可少的核心內(nèi)容之一，是對視頻圖像序列中

5、的運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行檢測、識別和跟蹤，在獲得運(yùn)動目標(biāo)的特征信息之后，通過進(jìn)一步的處理和分析，達(dá)到對運(yùn)動目標(biāo)的行為進(jìn)行解釋和描述，以完成跟高級任務(wù)的目的。運(yùn)動目標(biāo)跟蹤【2】在技術(shù)上視頻圖像處理、計算機(jī)圖像處理、模式識別以及人工智能等多個領(lǐng)域，因此具有較強(qiáng)的研究價值。并且它的應(yīng)用非常廣泛，如在商業(yè)上對銀行、商場、寫字樓等設(shè)施的監(jiān)控；在公共事業(yè)上對車站、交通、機(jī)場等設(shè)施的監(jiān)控；在軍事上對基于軍事制導(dǎo)、雷達(dá)導(dǎo)航的跟蹤系統(tǒng)等。目前，運(yùn)動目標(biāo)跟蹤技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人們的生活和工作，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個方面：（1）在智能交通領(lǐng)域，智能交通信息分析系統(tǒng)可以在不需要人為干預(yù)的情況下，通

6、過固定攝像設(shè)備獲取道路上的車輛信息，借助計算機(jī)軟件對視頻幀序列進(jìn)行分析，完成車輛、行人等目標(biāo)的自動記錄、獲取、檢測和跟蹤，分析交通事故，記錄違章車輛的信息，進(jìn)行車輛異常行為以及行人行為的判定等，進(jìn)一步分析和判斷其行為，可以對違規(guī)車輛進(jìn)行跟蹤，從而實(shí)現(xiàn)對交通的自動監(jiān)控。（2）在軍事上，精確制導(dǎo)、精確打擊的武器是軍事研究領(lǐng)域中的一個熱點(diǎn)，其中打擊精度主要依賴于制導(dǎo)技術(shù)，這種技術(shù)相比紅外線和雷達(dá)等裝置具有精度該、抗干擾能力強(qiáng)，分辨率高等特點(diǎn)，其精確制導(dǎo)系統(tǒng)利用了人工智能、信號處理、圖像處理等技術(shù)，能夠獨(dú)立的檢測，跟蹤和攻擊目標(biāo)，只要目標(biāo)跟蹤準(zhǔn)確就可以準(zhǔn)確擊中目標(biāo)。（3）20西

7、南科技大學(xué)本科生畢業(yè)論文在人機(jī)交互方面，目前，人們通過鍵盤和鼠標(biāo)和計算機(jī)進(jìn)行交互，但隨著技術(shù)的提高，人們希望能更快捷的、更智能化以及人性化的人機(jī)交互方式，隨著語音識別、指紋識別和圖像識別等技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互得到了大大的簡化，通過運(yùn)動目標(biāo)檢測和人臉識別，使得計算機(jī)更容易收集人體行為變化的視頻信號，在利用計算機(jī)相關(guān)理論分析視頻信號，最終分辨出人體的動作，從而使用戶與計算機(jī)的交互更加智能化。（1）在醫(yī)療領(lǐng)域，現(xiàn)代醫(yī)療中的病情診斷都無一例外使用著超聲波和核磁共振等技術(shù)，拍攝器官影像由于使用了目標(biāo)檢測、跟蹤技術(shù)，可以讓獲得實(shí)時的人體內(nèi)器官的運(yùn)動特