運動目標(biāo)跟蹤算法的研究

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1、沈附工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要運動目標(biāo)的自動跟蹤技術(shù)是一項融合圖象處理、模式識別、人工智能、自動控制等多種不同領(lǐng)域先進成果的高技術(shù)課題，是實現(xiàn)智能機器人和智能化武器等的關(guān)鍵技術(shù)之一，在軍事、交通、生物醫(yī)學(xué)等多種領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。本文通過大量的實驗主要研究了3種跟蹤方法：(1)差分法；(2)相關(guān)法；(3)主動輪廓線。本文先介紹了一種比較簡單的跟蹤方法一差分法，即將兩幅圖象做“相減”運算，從相減后的圖象中，得到運動物體的信息。這種方法操作起來比較簡單，直接對兩幅圖像做差，然后再閾值分割即可。但采用這種方法的前提條件是須保證背景絕對靜止或基本無變化(噪聲較小)，而在實際的運動圖像中，

2、光照的變化、噪聲等因素的干擾是不可避免的，致使運動目標(biāo)的檢測和跟蹤變得很不可靠。基于相關(guān)的跟蹤方法，也叫相關(guān)匹配法或模板匹配法。對于這種方法，先研究了普通匹配，由于其匹配過程非常耗時，根本無法用于實時跟蹤，故緊接著又研究了速度較快的多分辨率匹配，即先在分辨率較低的圖像上粗匹配，得到一些侯選區(qū)域，然后在這些候選區(qū)域內(nèi)再進行精匹配，得到最終的匹配結(jié)果，實現(xiàn)對運動目標(biāo)的跟蹤。針對多分辨率的方法，又分成跳躍式多分辨率(JumpMulti-resolution：／MR)和平滑式多分辨率(SmoothMulti-l℃solution：SMR)分別進行研究。由于上面這兩種方法的模板圖像固定

3、，因而對目標(biāo)運動狀態(tài)變化的自適應(yīng)性非常差，故下文又介紹了一種加入“更新”和“預(yù)測”機制的匹配跟蹤方法一結(jié)合Kalman濾波器的匹配方法，使跟蹤更準(zhǔn)、更快。所謂“更新”，就是對模板圖象不斷更新，把當(dāng)前幀的匹配區(qū)域作為新的模板，在下一幀中用該更新后的模板進行匹配，再把匹配區(qū)域作為新的模板，如此反復(fù)，模板就能適應(yīng)目標(biāo)狀態(tài)的不斷變化，所以跟蹤“更準(zhǔn)”；所謂“預(yù)測”，就是充分利用動態(tài)圖象序列之間的相關(guān)性，根據(jù)目標(biāo)以前的數(shù)據(jù)(位置、速度)估計目標(biāo)將來可能的位置區(qū)域，在該區(qū)域里進行多分辨率匹配，這樣就減少了目標(biāo)的匹配區(qū)域，從而縮短了匹配時間，使跟蹤“更快”。沈剛IbAk大學(xué)碩十學(xué)位論文近十

4、幾年來，主動輪廓線(snake)開始被應(yīng)用到目標(biāo)跟蹤中，很多研究表明它很適合于剛體和非剛體的跟蹤。本文先從主動輪廓線的定義和計算入手，分析了3種4i同的計算方法，最后選定較好的貪婪算法。然后以此為基礎(chǔ)，通過蛇點的重抽樣，氣球(Balloon)模型，各能量項對snake的影響，噪聲對snake的影響等不同側(cè)面深入研究了它的運行機制，最后給出用它進行目標(biāo)跟蹤的實驗結(jié)果。為了改進原始模型中蛇點固定不變的缺點，本文引入重抽樣機制，自適應(yīng)地增加或刪減蛇點，使分辨率在snake的進化過程中始終保持恒定。接著，又討論了Balloon模型，并針對其缺點引入改進的Balloon模型。各能量項確

5、定以后，本文對各能量項的系數(shù)對鋤ake的影響又進行了較為深入的實驗研究。在實際的圖像采集系統(tǒng)中，噪聲是不可避免的，為此，文章以椒鹽噪聲為例，研究了它們對snake的影響，并舉出一些去除噪聲的方法，如中值濾波和自適應(yīng)平滑濾波等。最后，在上面研究的基礎(chǔ)上，介紹了snake在本文中的兩個應(yīng)用～目標(biāo)跟蹤和虹膜定位。關(guān)鍵詞：跟蹤，差分，匹配，主動輪廓線，蛇-2一沈mI．業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文ResearchonTrackingofMovingTargetAbstI．a(chǎn)ctAutomatictrackingofmovingtargetishightechnologicalsubjectwhi

6、chemploysadvancedachievementsinmanyfieldssuchasimageprocessing，patternrecognition,artificialintelligenceandautomaticcontrol,etc．Ithaswideapplicationinmany矗eldssuchasintelligentautomaticweapn,intelligentrobots,autonomousvehicleguidance,biologyandSOOn．Inthispaper,threetrackingmethodsareresear

7、chedwiththehelpofroanyexperiments：(1)difference，(2)correlation,(3)activecontour．First，differenceisstudied．Itsmainideaisthattwoimagesaresubstracted，andSOmeinformationofmovingtargelisderivedfromthedifferenceimage．Obviously，thisn℃thodisverysimpleandconvenie