运动目标检测与跟踪关键技术研究硕士学位论文
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移动机械手运动目标检测与跟踪技术研究一、内容概要随着科技的不断发展,移动机械手在工业生产中的应用越来越广泛。
然而由于环境复杂、目标多变以及机械手运动的特殊性,给移动机械手的运动目标检测与跟踪技术带来了很大的挑战。
为了提高移动机械手的自主性和智能化水平,本文对移动机械手运动目标检测与跟踪技术进行了深入研究。
本文首先介绍了移动机械手的基本概念和工作原理,分析了其在工业生产中的重要性和应用前景。
接着针对移动机械手运动目标检测与跟踪技术的现状,提出了一种基于深度学习的目标检测与跟踪方法。
该方法结合了传统目标检测算法和深度学习技术的优势,能够有效地识别和跟踪移动机械手运动过程中的各种目标。
为了验证所提出方法的有效性,本文通过实验对比分析了不同方法在移动机械手运动目标检测与跟踪任务上的表现。
实验结果表明,所提出的基于深度学习的目标检测与跟踪方法具有较高的检测率和跟踪精度,能够满足移动机械手在复杂环境下的实时监控需求。
1. 研究背景和意义随着科技的不断发展,移动机械手在工业生产、物流配送等领域的应用越来越广泛。
然而由于移动机械手的特殊性,如高度灵活、操作空间有限等,使得其在实际应用过程中面临着诸多挑战,如运动目标检测与跟踪技术的研究尤为重要。
本文旨在通过对移动机械手运动目标检测与跟踪技术研究,提高移动机械手的自动化水平,降低人工干预的需求,从而提高生产效率和质量。
近年来随着人工智能技术的快速发展,机器人技术在各个领域取得了显著的成果。
特别是在工业生产、物流配送等领域,机器人技术的应用已经逐渐成为一种趋势。
然而由于移动机械手的特殊性,如高度灵活、操作空间有限等,使得其在实际应用过程中面临着诸多挑战,如运动目标检测与跟踪技术的研究尤为重要。
本文通过对移动机械手运动目标检测与跟踪技术研究,具有以下几个方面的研究意义:提高移动机械手的自动化水平。
通过研究运动目标检测与跟踪技术,可以实现对移动机械手周围环境的实时感知和精确控制,从而提高移动机械手的自动化水平。
《运动目标检测和跟踪系统的设计与实现》运动目标检测与跟踪系统的设计与实现一、引言随着计算机视觉技术的快速发展,运动目标检测与跟踪系统的应用逐渐扩展至众多领域,如智能安防、自动驾驶等。
本范文旨在探讨运动目标检测与跟踪系统的设计与实现过程,以及关键技术手段和解决方案。
系统主要包含两个部分:运动目标检测和运动目标跟踪。
二、系统设计1. 总体设计运动目标检测与跟踪系统设计应遵循模块化、可扩展、实时性等原则。
系统主要由图像采集模块、预处理模块、目标检测模块、特征提取模块、目标跟踪模块以及用户交互模块等组成。
各模块之间通过接口进行数据传输和交互。
2. 图像采集与预处理图像采集模块负责捕获视频流或图像数据,为后续的目标检测和跟踪提供原始数据。
预处理模块对原始数据进行去噪、增强等处理,以便更好地进行后续的目标检测和跟踪。
3. 运动目标检测运动目标检测是整个系统的核心环节之一,主要通过背景减除法、光流法等方法对图像序列进行检测,从而识别出运动的目标。
该部分可结合深度学习技术,如卷积神经网络(CNN)等,提高目标检测的准确性和鲁棒性。
4. 特征提取与目标跟踪特征提取模块对检测到的运动目标进行特征提取,如颜色、形状、纹理等特征。
目标跟踪模块则根据提取的特征信息,结合卡尔曼滤波、光流法等算法,实现目标的实时跟踪。
三、技术实现1. 运动目标检测实现运动目标检测可采用基于深度学习的方法。
首先,通过卷积神经网络(CNN)对图像进行特征提取;然后,利用全连接层对特征进行分类和识别,从而判断出图像中是否存在运动目标。
此外,还可以结合背景减除法等方法,进一步提高目标检测的准确性和实时性。
2. 特征提取与目标跟踪实现特征提取模块采用多种特征提取算法,如SIFT、SURF等,提取出运动目标的颜色、形状、纹理等特征信息。
目标跟踪模块则根据提取的特征信息,结合卡尔曼滤波算法进行实时跟踪。
在跟踪过程中,可利用光流法等方法对目标进行定位和预测,以实现更准确的跟踪效果。
《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》篇一一、引言随着科技的不断进步,智能监控系统在安全、交通、医疗等领域得到了广泛应用。
其中,运动目标的检测与跟踪是智能监控系统中的关键技术之一。
本文旨在深入探讨智能监控系统中运动目标的检测与跟踪方法及其应用。
二、运动目标检测技术1. 背景与意义运动目标检测是智能监控系统的基础,其目的是从视频序列中提取出感兴趣的运动目标。
该技术对于后续的目标跟踪、行为分析、目标识别等具有重要意义。
2. 常用方法(1)基于帧间差分法:通过比较视频序列中相邻两帧的差异,检测出运动目标。
该方法简单有效,但易受光照变化、噪声等因素影响。
(2)基于背景减除法:利用背景模型与当前帧进行差分,从而提取出运动目标。
该方法对动态背景具有较好的适应性,但需要预先建立准确的背景模型。
(3)基于深度学习方法:利用深度学习技术对视频进行目标检测,如基于卷积神经网络的目标检测算法。
该方法具有较高的检测精度和鲁棒性。
三、运动目标跟踪技术1. 背景与意义运动目标跟踪是在检测出运动目标的基础上,对其在连续帧中的位置进行估计和预测。
该技术对于提高监控系统的实时性和准确性具有重要意义。
2. 常用方法(1)基于滤波的方法:如卡尔曼滤波、粒子滤波等,通过建立目标运动模型,对目标位置进行预测和更新。
(2)基于特征匹配的方法:利用目标的形状、颜色等特征,在连续帧中进行匹配,从而实现目标跟踪。
(3)基于深度学习的方法:利用深度学习技术对目标进行识别和跟踪,如基于孪生神经网络的目标跟踪算法。
该方法具有较高的跟踪精度和鲁棒性。
四、智能监控系统中运动目标检测与跟踪的应用1. 安全监控领域:通过智能监控系统对公共场所、住宅小区等进行实时监控,及时发现异常情况,提高安全性能。
2. 交通管理领域:通过智能监控系统对交通流量、车辆行为等进行实时监测和分析,为交通管理和规划提供支持。
3. 医疗领域:在医疗领域中,智能监控系统可以用于病人监护、手术辅助等方面,提高医疗质量和效率。
《智能监控系统中运动目标的检测与跟踪》篇一一、引言随着科技的不断进步,智能监控系统在各个领域得到了广泛的应用。
其中,运动目标的检测与跟踪是智能监控系统中的关键技术之一。
本文将详细介绍智能监控系统中运动目标的检测与跟踪技术,包括其基本原理、实现方法、应用场景以及面临的挑战和解决方案。
二、运动目标检测技术1. 背景介绍运动目标检测是智能监控系统中的第一步,它的主要任务是在视频序列中准确地检测出运动目标。
运动目标检测的准确性与实时性直接影响到后续的跟踪、识别、分析等任务。
2. 基本原理运动目标检测的基本原理是通过分析视频序列中的像素变化来检测运动目标。
常见的运动目标检测方法包括帧间差分法、背景减除法、光流法等。
其中,背景减除法是目前应用最广泛的方法之一。
3. 实现方法背景减除法通过建立背景模型,将当前帧与背景模型进行差分,得到前景掩膜,从而检测出运动目标。
实现过程中,需要选择合适的背景建模方法、更新策略以及阈值设定等。
三、运动目标跟踪技术1. 背景介绍运动目标跟踪是在检测出运动目标的基础上,对其在连续帧中的位置进行估计和预测。
运动目标跟踪对于实现智能监控系统的自动化、智能化具有重要意义。
2. 基本原理运动目标跟踪的基本原理是利用目标在连续帧中的相关性,通过一定的算法对目标进行定位和跟踪。
常见的运动目标跟踪方法包括基于滤波的方法、基于特征的方法、基于深度学习的方法等。
3. 实现方法基于深度学习的运动目标跟踪方法是目前的研究热点。
该方法通过训练深度神经网络来学习目标的外观特征和运动规律,从而实现准确的跟踪。
实现过程中,需要选择合适的神经网络结构、训练方法和损失函数等。
四、应用场景智能监控系统中的运动目标检测与跟踪技术广泛应用于各个领域,如安防监控、交通监控、智能机器人等。
在安防监控中,该技术可以实现对可疑目标的实时监测和报警;在交通监控中,该技术可以实现对交通流量的统计和分析,提高交通管理水平;在智能机器人中,该技术可以实现机器人的自主导航和避障等功能。
运动目标的监测与跟踪摘要: 对所要求的场景提出了一种检测运动物体,跟踪运动物体的方法。
用背景差分得到运动人体的区域, 通过卡尔曼滤波对人体进行跟踪,并给出实例关键词: 运动检测;运动跟踪;卡尔曼滤波1.概论视频图像分析主要是对运动图像序列进行分析处理,它通常涉及到运动检测、目标分类、目标跟踪及行为理解与描述几个过程。
其中,运动目标检测与跟踪处于整个视觉监视系统的最底层,是视频图像分析中最基本的方法,是各种后续高级处理如目标分类、行为理解等的基础。
视频图像指动态图像(moving-image),可以认为是随时间变化的静态图像序列(Still-frame-image/picture-Sequence)。
在静态图像中,信息密度随空间分布,且相对于时间为常量;而动态图像的空间信息密度特征随时间分布。
所以,在视频图像的目标识别中,既有静态图像处理的特点,可以借用静态图像处理的一些方法;同时还有动态图像自身的特点,即动态图像连续帧之间的相关性。
根据视频图像中摄像机和场景之间是否运动将物体的运动划分为四种模式:1摄像机静止一目标静止,这实际上就是静态场景,对其处理方法就是静态图像中的处理方法。
2.摄像机静止一目标运动,这是一类非常重要的动态场景,对其处理一般包括运动目标检测、目标特性估计等,主要用于预警、监视、目标跟踪等场合。
3.摄像机运动一目标静止,这主要用于机器人视觉导航、电子地图的自动生成以及三维场景理解等。
4.摄像机运动一目标运动,这是运动物体的检测和跟踪最复杂的一种情况,但也是最普通的情况,目前关于这方面的研究还较少,理论还不够成熟。
本试验中采用的物体运动模式为摄像机静止一目标运动模式[1] 一个运动物体跟踪系统的基本过程如下:1.在图像序列中检测出运动物体及运动区域2.对检测到的运动物体提取特征建立目标匹配模板3.计算目标的形心4.预测目标在下一时刻可能运动到的位置,确定目标在下一时刻的搜索范围5.在预测的搜索范围内,用前一时刻的模板进行匹配搜索,寻找最佳匹配位置,当在预测范围内未找到目标时需进行例外处理。
《基于OPENCV的运动目标检测与跟踪技术研究》篇一一、引言随着计算机视觉技术的飞速发展,运动目标检测与跟踪技术已经成为计算机视觉领域研究的热点。
该技术广泛应用于智能监控、交通流量管理、人机交互等众多领域。
OpenCV作为一个强大的计算机视觉库,为运动目标检测与跟踪提供了有效的工具。
本文旨在研究基于OpenCV的运动目标检测与跟踪技术,探讨其原理、方法及实际应用。
二、运动目标检测技术研究1. 背景及原理运动目标检测是计算机视觉中的一项基本任务,其目的是从视频序列中提取出运动的目标。
OpenCV提供了多种运动目标检测方法,如背景减除法、光流法、帧间差分法等。
其中,背景减除法是一种常用的方法,其原理是将当前帧与背景模型进行比较,从而检测出运动目标。
2. 关键技术与方法(1)背景建模:背景建模是运动目标检测的关键步骤。
OpenCV提供了多种背景建模方法,如单高斯模型、混合高斯模型等。
其中,混合高斯模型能够更好地适应背景的动态变化。
(2)阈值设定:设定合适的阈值是运动目标检测的重要环节。
阈值过低可能导致误检,阈值过高则可能导致漏检。
OpenCV通过统计像素值分布,自动设定阈值,从而提高检测的准确性。
3. 实验与分析本文通过实验对比了不同背景建模方法和阈值设定对运动目标检测效果的影响。
实验结果表明,混合高斯模型结合合适的阈值设定能够获得较好的检测效果。
此外,本文还对不同场景下的运动目标检测进行了实验,验证了该方法的稳定性和泛化能力。
三、运动目标跟踪技术研究1. 背景及原理运动目标跟踪是指在视频序列中,对检测到的运动目标进行持续跟踪。
OpenCV提供了多种跟踪方法,如光流法、Meanshift 算法、KCF算法等。
这些方法各有优缺点,适用于不同的场景和需求。
2. 关键技术与方法(1)特征提取:特征提取是运动目标跟踪的关键步骤。
OpenCV可以通过提取目标的颜色、形状、纹理等特征,实现稳定的目标跟踪。
此外,还可以采用深度学习等方法,提取更高级的特征,提高跟踪的准确性。
硕士学位论文论文题目运动目标检测与跟踪的研究与实现在道路交通管理中,为了获得车辆的运动数据,早期经常采用的是感应线圈等硬件测量的方法。
而如果采用摄像头拍摄的道路视频,再用计算机软件处理的方法,则可以极大的增加方便性和灵活性。
本文运动目标检测与跟踪研究如何让计算机从视频图像序列中获得物体运动数据。
运动目标检测与跟踪分为背景提取、运动点团提取、运动点团位置提取、运动物体跟踪这几个步骤,本文对每一个步骤的各种算法做了实验分析比较研究,并提出了改进算法。
在背景提取步骤提出了改进的基于均值的背景提取算法以及减少图像像素的兴趣区提取算法。
在运动点团提取的阴影处理步骤提出了改进的基于RGB空间的阴影处理算法。
在运动点团位置提取步骤提出了改进的线段编码算法。
在运动物体跟踪步骤提出了基于预测的运动跟踪算法。
实验与分析说明本文提出的算法优于原算法。
本文还通过实验分析比较了基于灰度图像序列的运动目标检测与跟踪、基于边缘图像序列的运动目标检测与跟踪,它们都没有基于彩色图像序列的运动目标检测与跟踪效果好。
最后,本文得到了一整套运动目标检测与跟踪的方法,它们的健壮性和实时性都符合实际运用的要求。
关键词:背景提取、阴影处理、运动目标检测、运动跟踪、彩色图像、灰度图像、彩色边缘检测In a traffic control system, in order to achieve the data of moving vehicles, hardware is installed to directly measure them in the early days. If we use computer software to calculate the data from traffic video, we can gain more convenience and flexibility. This thesis is focused on the research of the methods of achieving the data of moving vehicles from traffic video by computer.Moving object detection and tracking can be divided into these steps: background extraction, moving blob extraction, moving blob’s position achieving and moving object tracking. This thesis shows our experiments and analysis on many algorithms in each of the steps. It also shows the improvement of the algorithms made by us. The experiments and analysis demonstrate that the improved algorithms are better then the original ones.Experiments and analysis also demonstrate that moving object detection and tracking based on color images is better than based on the gray images or edge images.In the end we obtain a whole method of moving object detection and tracking. The robustness and real-time property of the method can reach the acquirement of the real application.Keywords:Background Extraction, Shadow Elimination, Moving Object Detection, Moving Object Tracking, Color Image, Gray Image, Color Edge Detector目录摘要 (I)Abstract .......................................................... I I 目录 ........................................................... I II 第一章引言 .. (1)第二章运动目标检测和跟踪的流程 (2)第三章背景提取 (7)3.1 彩色图像的背景提取 (7)3.1.1 基于均值的彩色图像背景提取 (8)3.1.2 改进的基于均值的彩色图像背景提取 (9)3.1.3 基于中值滤波的彩色背景图像提取 (11)3.1.4 基于共同区域的彩色图像背景提取 (13)3.1.5 彩色图像背景提取的实验分析 (16)3.2 灰度图像的背景提取 (24)3.2.1 彩色图像转换成灰度图像 (24)3.2.2 灰度图像的背景提取 (25)3.3 边缘图像的背景提取 (26)3.3.1 彩色图像的边缘提取 (27)3.3.2 边缘图像的背景提取 (28)第四章运动点团提取和背景更新 (31)4.1 彩色图像的运动点团提取 (31)4.1.1 基于马氏距离的运动点团提取 (32)4.1.2 基于欧氏距离的运动点团提取 (35)4.2 阴影处理 (38)4.2.1 基于RGB空间的阴影处理 (39)4.2.2 改进的基于RGB空间的阴影处理 (40)4.2.3 基于HSI空间的阴影处理 (42)4.3 灰度图像的运动点团提取 (44)4.4 边缘图像的运动点团提取 (47)4.5 基于帧间差的运动点团提取及其与背景差法比较 (49)4.6 背景更新 (50)第五章兴趣区提取 (51)5.1 兴趣区的提取和实验 (51)5.2 道路繁忙度获取 (53)第六章运动点团的位置提取 (54)6.1 数学形态学处理 (54)6.2 轮廓追踪 (56)6.3 线段编码 (57)6.4 改进的线段编码 (58)6.5 运动点团层运动跟踪 (59)第七章运动跟踪 (62)7.1 卡尔曼滤波 (62)7.2 基于预测的运动跟踪 (64)7.3 运动跟踪算法的计算复杂性分析与改进 (68)7.4 基于边缘图像的运动跟踪结果 (69)7.5 基于预测的运动跟踪算法在不同采样率下的健壮性 (70)7.6 运动跟踪的最终结果 (74)第八章总结与展望 (75)参考文献 (76)致谢 (78)第一章引言在道路交通控制管理领域,管理部门需要掌握道路上车辆的速度、车辆的数量等等数据以控制红绿灯平衡道路车流量、对超速和闯红灯的车辆进行处罚。
摘要在当今社会,安全问题越来越受到人们的关注,而视频监控是保障人民群众生命财产安全的重要技术手段,同时也是目前计算机视觉与模式识别领域的研究热点之一。
视频监控历经了普通监控、网络监控到现在的智能监控三个发展阶段。
近几年来,智能监控在交通、银行、博物馆等安全性要求比较高的场所发挥了举足轻重的作用。
但由于其应用范围的广泛性、应用场景的多样性,就其技术而言仍未达到人们所期望的要求。
其算法实时性、稳定性情况还不甚理想,受雨雪等恶劣天气的影响也比较大,还需要进一步研究出更好的算法,因此它是一个十分有意义的课题。
本文设计了基于opencv的运动目标检测与跟踪系统。
进行了大量的实验,并在实验中通过多次改进系统的结构和相关的算法,达到了提高系统实时性的目的。
该系统能够打开视频文件,并对视频文件中的运动物体进行实时有效检测与跟踪。
本文的主要工作包括:在运动目标检测阶段,本文介绍了目前常用的背景差法、帧间差分法、光流法,并通过实验对其进行了多次改进,最终采用了自适应背景更新算法、以及最经典的混合高斯背景建模算法进行运动检测。
在运动目标跟踪阶段,本文利用了颜色范围和面积大小这两个简单的特性来识别目标,在满足了识别要求的前提下,大大提高了识别的速度,再一次提升了系统的实时性;在目标跟踪阶段采用Meanshift的改进算法Camshift,并根据实验结果对算法中的优缺点进行分析。
关键词:运动目标检测,运动目标跟踪,OpenCV,高斯背景建模算法,Camshift算法。
AbstractToday,security problems are becoming increasingly subject to people’s attention.Video surveillance is the most important technical means to protect people’s lives and property.It is also the most popular problems in the computer vision and pattern recognition research fields. Video Surveillance has developed three stages as the common surveillance,the network surveillance and the intelligent surveillance.In recent years,the intelligent video surveillance has played great importance in the field of Traffic,Bank,Museum and so on which have a high safety requirements.But because of the extensive and diversity of its application,as for the technology,it has not reached the expected requirements of the people.On the other hand,the stability and real-time performance of the algorithms are not so satisfied;the result is still affected by the bad weather as rain and snow.So,better algorithm is needed.Therefore,it is one of the most valuable topics.This article is designed based on the opencv moving target detection and tracking system. Done a lot of experiments and experiments through several improvements in the structure and related algorithms,to improve the system of real-time purposes.The system is able to open video files,and video files in real-time moving object detection and tracking effectively.The main work includes:the moving target detection phase,the paper describes the current common background subtraction,inter-frame difference method,optical flow,and through experiments carried out many improvements,finally adopted adaptive background updating algorithm,and the most classic Gaussian mixture background modeling algorithm for motion detection.In moving target tracking phase,the scope of this paper,the color and size of the size of these two simple features to identify the target,to meet the identification requirements under the premise,greatly improve the recognition rate,once again enhance the system in real time;in Meanshift tracking stage using the improved algorithm Camshift,and the experimental results of the algorithm to analyze the advantages and disadvantages.Key words:Moving target detection,target tracking,OpenCV,Gaussian background modelingalgorithm,Camshift algorithm.目录1绪论......................................................................11.1课题研究的背景和意义...................................................11.2国内外研究现状.........................................................11.3技术发展难点与趋势.....................................................21.4论文结构安排...........................................................32编程工具介绍..............................................................42.1opencv2.4.3简介.......................................................42.2opencv视频处理........................................................42.2.1OpenCV中处理图像Mat类............................................52.2.2OpenCV中读取视频VideoCapture类...................................62.3opencv编程环境配置....................................................62.3.1配置Windows环境变量..............................................62.3.2在VisualStudio2010中建立MFC对话框..............................72.3.3配置OpenCV函数库..................................................73运动目标检测..............................................................93.1概述...................................................................93.1.1帧间差分法.........................................................93.1.2背景差法..........................................................93.1.3光流法...........................................................103.2自适应背景更新算法....................................................113.2.1原理..............................................................113.2.2流程.............................................................113.2.3核心代码.........................................................123.2.4实验结果及分析...................................................133.3混合高斯背景建模算法.................................................153.3.1原理..............................................................153.3.2流程..............................................................163.3.3核心代码.........................................................173.3.4实验结果及分析...................................................174运动目标跟踪.............................................................214.1概述..................................................................214.2均值漂移MeanShift算法...............................................224.2.1原理..............................................................224.2.2流程图............................................................234.3Camshift算法.........................................................234.3.1原理..............................................................234.3.2流程图............................................................254.3.3核心代码.........................................................254.4实验结果及分析........................................................275软件的设计与仿真.........................................................296全文总结与展望...........................................................32参考文献...................................................................33翻译部分...................................................................35英文文献.................................................................35中文译文.................................................................45致谢.....................................................错误!未定义书签。
多运动目标的检测与跟踪研究在现代社会,随着科技的不断发展和人们生活水平的提高,人们越来越注重健康和身体素质的提升。
运动成为了人们生活中不可或缺的一部分,而实现运动目标的检测与跟踪也成为了一个备受关注的研究领域。
多运动目标的检测与跟踪研究旨在通过使用计算机视觉和图像处理等技术,对多个运动目标进行自动检测和跟踪,从而实现对个体运动行为的分析和评估。
这项研究对于个人健康管理、运动训练和运动竞技等领域具有重要的意义。
在多运动目标的检测方面,研究人员通常使用图像处理算法来识别和提取出图像中的运动目标。
这些算法主要包括背景建模、运动轨迹分析和特征提取等方法。
通过对图像中的像素进行分析和比较,可以准确地检测出多个运动目标的位置和运动轨迹。
在多运动目标的跟踪方面,研究人员通常使用目标追踪算法来实现对多个运动目标的跟踪和定位。
这些算法主要包括卡尔曼滤波、粒子滤波和相关滤波等方法。
通过不断地更新目标的位置和速度等参数,可以实时地跟踪多个运动目标的运动状态。
多运动目标的检测与跟踪研究在实际应用中具有广泛的应用前景。
首先,它可以应用于体育训练领域,帮助运动员分析和改善自己的运动技能。
其次,它可以应用于运动竞技领域,帮助裁判员判断比赛中的争议性动作。
此外,它还可以应用于健康管理领域,帮助个人和医生监测和评估个体的运动状态和健康状况。
然而,多运动目标的检测与跟踪研究仍面临着一些挑战和难题。
首先,在复杂的环境中,如人群拥挤的场景中,目标的检测和跟踪会受到很大的干扰。
其次,在光照条件不好的情况下,目标的检测和跟踪的准确性也会受到影响。
因此,研究人员需要进一步改进和优化算法,提高多运动目标的检测和跟踪的准确性和稳定性。
综上所述,多运动目标的检测与跟踪研究在现代社会具有重要的意义和应用前景。
通过使用计算机视觉和图像处理等技术,可以实现对多个运动目标的自动检测和跟踪,从而实现对个体运动行为的分析和评估。
然而,该领域仍面临一些挑战和难题,需要进一步的研究和改进。
硕士学位论文Study on the Key Technologies of MovingObject Detection and Tracking申请人姓名:陈现查指导教师:于金霞专业名称:计算机应用技术研究方向:人工智能河南理工大学计算机科学与技术学院二o 一一年十二月运动目标检测与跟踪关键技术研究河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。
其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。
本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。
学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播,允许采用任何方式公布论文内容,并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。
保密的学位论文在解密后适用本授权。
学位论文作者签名:导师签名年月日年月日中图分类号:TP391 密级:公开UDC:单位代码:10460运动目标检测与跟踪关键技术研究Study on the Key Technologies of MovingObject Detection and Tracking申请人姓名陈现查申请学位工学硕士学科专业计算机应用技术研究方向人工智能导师于金霞职称副教授提交日期2011-10-20 答辩日期2011-12-14河南理工大学致谢硕士学习生活匆匆而过,即将面临毕业,回首这几年的学习生活,我衷心感谢我的导师于金霞副教授。
于老师严谨认真的治学态度,宽广渊博的专业知识,对事业孜孜以求的献身精神以及谦虚质朴的待人风格使我受益匪浅。
从于老师那里,我不仅学到了许多知识,更重要的是学到了一丝不苟的治学态度。
在攻读硕士学位期间,于老师在学术研究上给予了我悉心的指导和耐心的帮助。
我撰写的每篇学术论文以及即将结束的毕业论文,都凝聚着导师的心血。
在此,我对我的导师于金霞副教授表示最诚挚的感谢和深深的敬意。
感谢已经毕业的师兄弟张国伟、许景民、程习锋对我的关怀和帮助,以及教研室的各位师弟师妹,正是这些好同学,好朋友使得我的校园生活更加丰富多彩。
感谢我的妈妈及家人这些年来,他们给予了我生活上和经济上极大的关心和支持。
情深似海,恩重如山,无以为报,唯有在学业上不断进取,不辜负他们的希望。
最后,向审阅本文而付出辛勤劳动的各位专家、学者表示深深的谢意。
I摘要针对运动目标检测与跟踪关键技术问题展开了研究,在认真总结前人研究成果的基础上,深入分析与探讨了目前运动目标检测与跟踪算法研究领域所面临的主要问题。
论文主要针对两个关键技术展开研究,一是运动图像分割,二是基于粒子滤波的运动目标跟踪。
为了能从含有运动目标的图像序列中获取初始背景图像以及对其进行更新,国内外大量的文献就此进行了深入的研究。
常见的有均值法、中值法、统计直方图、稀疏贝叶斯分类器方法等来获取初始背景;卡尔曼滤波方法、混合高斯模型等来对背景进行更新。
针对传统混合高斯模型本身计算量大和阴需要影消除的缺陷,和图像纹理及HSV向量空间特点,本文提出了一种基于HSV彩色空间的分块混合高斯模型建模方法,该方法减少了传统模型的运算量,而且可以很好的抑制运动目标阴影,增加了算法的鲁棒性。
近年来,粒子滤波引起了机器人学、目标追踪等诸多应用领域学者的关注。
在对建议分布的选择机制及自适应选择机制研究基础上,论文提出了两种基于建议分布改进的粒子滤波运动目标跟踪算法。
一种是基于混合建议分布改进和自适应重采样结合的粒子滤波运动目标跟踪算法;另一种是基于样本多样性测度的建议分布自适应改进粒子滤波运动目标跟踪算法,通过试验,均能实现有效的目标跟踪。
所提算法是在Windows XP 系统、MATLAB 平台上进行实验仿真的,通过实验验证了算法的可行性。
关键词:运动目标检测与跟踪;运动图像分割;分块混合高斯建模;建议分布;自适应重采样IIIAbstractThe key technology of moving target detection and tracking is studied in thisthesis, major problems of moving target detection and tracking algorithm facing is analyzed and discussed in-depth in conscientiously sum up the results of previous studies. Thesis study two key technologies, one is moving image segmentation, the second is moving target tracking based on particle filter.In order to obtain the initial background image and update it from image sequence which contains moving object, a lot of literature at home and abroad is in-depth studied. mean method , median method, statistical histogram, sparse Bayesian classifier methods is used to obtain the initial background; Kalman filtering method, Gaussian mixture models is used to update the background. Aimed at the deficiency of large calculation and difficult shadow removed of traditional Gaussian mixture model, This passage proposes the Gaussian mixture model combined with block idea based onHSV space, which is reduced the computational cost and eliminated the shadow of s moving object. the performance of the proposed method of moving object segmentation is verified.In recent years, robotics, target tracking, and many other applications pay moreattention on particle filter. On the base of proposal distribution and adaptive choice mechanism, this passage proposed two methods based on particle filter. One is basedon hybrid proposal distribution and adaptive resampling of particle filter to improvemoving object tracking algorithm; the anther algorithm is improved adaptive proposal distribution of proposal distribution in diversify. The simulation program platform uses matlab 7.0, and the result is feasible.Keywords:moving target detection and tracking; moving images segmentation;block model of Gaussian mixtrue model ; proposal distribution; adaptive resampling.V目录摘要 (III)Abstract (III)目录 (V)1 引言 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外研究现状分析 (3)1.3 本文主要研究内容 (4)1.4 本文的创新点 (5)2 运动目标检测与跟踪算法简介 (7)2.1运动目标检测算法 (7)2.1.1分割算法研究 (7)2.1.2算法的性能评价 (11)2.2运动目标跟踪算法研究 (12)2.2.1卡尔曼滤波 (13)2.2.2粒子滤波 (15)3 基于分块混合高斯背景建模的运动目标分割算法 (17)3.1典型的背景消减算法 (17)3.1.1 均值法 (17)3.1.2 中值法 (17)3.1.3 单高斯模型 (18)3.2混合高斯背景模型 (19)3.2.1背景模型建立 (19)3.2.2背景更新 (20)3.2.3 分块高斯建模 (21)3.2.4运动阴影去除 (21)3.2.5实验分析 (23)3.3 本章小结 (26)4 基于建议分布改进的粒子滤波运动目标跟踪算法研究 (27VI)4.1 建议分布的选择机制 (27)4.1.1 直接选择机制 (27)4.1.2 结合其它滤波方法的选择机制 (29)4.1.3 运动目标跟踪实验分析 (30)4.2 基于混合建议分布改进的粒子滤波运动目标跟踪算法 (32)4.2.1 改进的混合建议分布 (32)4.2.2 结合其它改进策略 (32)4.2.3 基于建议分布改进的粒子滤波算法 (34)4.2.4 运动目标跟踪实验分析 (35)4.3 基于建议分布自适应改进的粒子滤波运动目标跟踪算法研究 (37)4.3.1建议分布的自适应选择机制分析及评估 (37)4.3.2 结合其它自适应改进机制 (40)4.3.3 基于建议分布自适应改进的粒子滤波算法 (42)4.3.4 运动目标实验分析 (43)4.4 本章小结 (44)5 总结与展望 (45)5.1工作总结 (45)5.2 研究展望 (45)参考文献 (47)作者简历 (53)学位论文数据集 (551)1 引言1.1 课题研究背景目标检测与跟踪是是自然界生物生存的一项基本技能,人类对外界信息的跟踪90%来自视觉,因此我们期望计算机能模拟人类视觉系统一样来完成跟踪任务。