视觉跟踪技术发展和难点问题的分析
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无人机目标跟踪与定位技术研究近年来,无人机在工业、农业、环保、安保等领域的广泛应用,给人们的生活和工作带来了诸多便利。
其中,无人机目标跟踪与定位技术的发展,更是推动了无人机应用的广度和深度。
本文将就无人机目标跟踪与定位技术的现状、发展趋势以及对未来发展重要性的探讨。
一、无人机目标跟踪与定位技术现状在实际应用中,无人机目标跟踪与定位技术主要涉及到视觉、语音、雷达等多种技术手段。
其中,视觉技术以其高精度、高效率等特点成为了无人机目标跟踪和定位技术的主要手段。
目前较为成熟的视觉技术,主要包括图像处理、特征提取、视觉跟踪等技术手段。
其中,图像处理是视觉技术的基础,主要是指对图像进行去噪、滤波、增强等预处理工作。
特征提取是指从原始图像中提取出对目标有效、有代表性的特征。
视觉跟踪是指在一定时间内,通过连续采集的图像,在保持目标识别与跟踪的前提下,对目标进行跟踪与定位。
另外,语音技术和雷达技术也在无人机目标跟踪与定位中发挥着重要作用。
语音技术通过对目标所发出的声音进行分析,实现目标定位与跟踪。
雷达技术则利用微波信号对目标进行扫描,从而定位目标位置。
二、无人机目标跟踪与定位技术的发展趋势随着技术的不断发展,无人机目标跟踪与定位技术也正在朝着高精度、高效率、高可靠性的方向不断发展。
未来,随着芯片技术的进化、软件算法的智能化、传感器设备的升级等多方面的技术创新,无人机目标跟踪与定位将迎来新的发展趋势。
一是数据融合技术的不断发展。
相较于单一传感器设备,多传感器设备联合应用,数据融合技术可以大大提升无人机目标跟踪与定位的精度和可靠性。
因此,运用数据融合技术,将多种传感器设备联合应用于无人机目标跟踪与定位,已成为未来发展的重要趋势。
二是深度学习技术的应用。
深度学习技术可以使计算机自动学习和理解复杂模式,从而实现更精准的目标跟踪与定位。
未来,随着深度学习算法的进一步发展以及计算硬件设施的升级,深度学习技术将成为无人机目标跟踪与定位的主流技术手段。
眼睛检测与视线跟踪的开题报告一、研究背景眼睛是我们与外界交互最直接的感知器官之一,人们通过眼睛可以获取大量的视觉信息。
在现代生活中,我们经常使用电脑、手机等电子设备,这些设备在作为人机交互界面的同时,也引发了一系列的视觉问题,例如眼睛疲劳、近视等问题。
因此,需要对人的视觉问题进行研究,以解决这些问题。
眼睛检测与视线跟踪是目前视觉领域研究的热点之一。
它可以通过对眼睛的检测、跟踪、识别等技术手段,实现对人类视觉过程的深入研究,以及对人机交互领域、医疗领域等应用的拓展。
二、研究意义1. 促进人类视觉过程的深入研究。
眼睛是人与外界交互的重要途径,通过眼睛检测与视线跟踪可以深入了解人类视觉的过程,为视觉原理和机制的研究提供科学的数据支撑。
2. 改善人机交互的体验。
通过对人的视线跟踪,可以实现对人机界面的智能化交互,实现更加自然、高效、便捷的使用体验。
3. 推动医疗发展。
视力障碍是当今世界面临的大问题之一,通过对眼睛检测与视线跟踪技术的研究,可以更好地对视力障碍进行诊断与治疗。
三、研究内容本文拟就眼睛检测与视线跟踪的相关技术进行研究,主要包括以下方面:1. 眼睛图像的获取和处理。
通过图像采集设备获取眼睛的图像,对其进行图像增强、去噪等处理以提高图像质量。
2. 眼睛特征检测。
采用计算机视觉技术对眼睛的特征进行检测,例如瞳孔、虹膜、眼睑等。
3. 眼动追踪技术。
采用计算机视觉技术对眼球运动轨迹进行追踪,以获取用户的视线轨迹。
4. 视线跟踪算法设计。
对用户的视线轨迹进行算法设计,以实现视线跟踪的功能。
5. 应用研究。
将眼睛检测与视线跟踪技术应用于人机交互、医疗等领域,进行实验研究和应用探讨。
四、研究方法本文将采用多种方法开展研究。
首先,将使用计算机视觉技术对眼睛的图像特征进行分析和检测。
其次,将应用深度学习的方法进行图像处理和分析。
最后,将设计和实现视线跟踪的算法,并在实验环境和实际应用场景中进行测试和验证。
五、预期成果本文预期通过对眼睛检测与视线跟踪等技术的研究,实现对人类视觉过程的深入了解,探索其在人机交互、医疗等领域的应用,提高人机交互的体验和医疗技术的水平。
《基于单目视觉的艾灸机器人定位、识别与跟踪研究》一、引言随着人工智能和机器人技术的不断发展,艾灸作为一种传统的中医疗法,正逐渐与现代科技相结合,为人们的健康保健带来新的可能性。
艾灸机器人的出现,不仅提高了艾灸治疗的效率,还为患者提供了更为便捷和舒适的体验。
本文旨在研究基于单目视觉的艾灸机器人定位、识别与跟踪技术,以提高艾灸机器人的智能化水平。
二、单目视觉技术的概述单目视觉技术是指利用单个摄像头的图像信息进行三维世界的感知和理解。
其核心技术包括图像采集、图像处理和模式识别等。
在艾灸机器人的应用中,单目视觉技术可用于实现对患者的定位、识别和跟踪,从而为艾灸机器人提供准确的导航和操作依据。
三、艾灸机器人的定位技术艾灸机器人的定位技术是利用单目视觉技术,通过图像处理算法对患者的位置进行实时检测和计算。
本文提出了一种基于特征点匹配的定位方法,通过在患者身体上设置特定的标记点,利用摄像头捕捉这些标记点的位置信息,从而实现患者的精确定位。
该方法具有较高的定位精度和稳定性,适用于各种复杂环境下的艾灸治疗。
四、艾灸机器人的识别技术艾灸机器人的识别技术主要是通过对患者身体的图像信息进行提取和分析,实现对患者身体部位的准确识别。
本文采用了一种基于深度学习的图像识别方法,通过训练神经网络模型,使机器人能够自动识别出患者的身体部位和穴位。
该方法具有较高的识别准确率和速度,为艾灸机器人的精准操作提供了有力支持。
五、艾灸机器人的跟踪技术艾灸机器人的跟踪技术是通过对患者身体运动的实时监测和分析,实现对患者的连续跟踪和定位。
本文提出了一种基于光流法的跟踪方法,通过分析摄像头捕捉到的图像序列中的光流信息,实现对患者身体运动的实时监测和跟踪。
该方法具有较好的鲁棒性和实时性,适用于各种动态环境下的艾灸治疗。
六、实验与结果分析为了验证本文提出的基于单目视觉的艾灸机器人定位、识别与跟踪技术的有效性,我们进行了实验研究。
实验结果表明,本文提出的定位、识别与跟踪方法具有较高的准确性和稳定性,能够为艾灸机器人提供准确的导航和操作依据。
机器人视觉技术的研究和应用随着科技的不断发展和普及,机器人成为了人类工作和生活中越来越不可或缺的一部分。
近年来,机器人视觉技术的研究和应用也日益受到关注。
本文将详细介绍机器人视觉技术的背景、原理、应用以及未来趋势。
一、机器人视觉技术的背景机器人视觉技术是一种利用机器视觉处理技术来实现对可视物品进行识别、检测、定位、跟踪等操作的技术。
机器人视觉技术的发展源于智能控制领域,最初被广泛应用于自动工业生产和机器人导航。
随着技术的进步,机器人视觉技术也得到了更广泛的应用。
在医疗、农业、消费电子、智能家居、自动驾驶等行业和领域中,机器人视觉技术开始发挥着越来越重要的作用。
二、机器人视觉技术的原理机器人视觉技术的实现需要依靠许多技术手段。
这些技术手段包括:数字图像处理、图像识别、目标跟踪、自主控制和传感器技术等。
数字图像处理是机器人视觉技术中最基础的技术。
它通过对声音、光线、压力等信息的采集和转换,将其转化为计算机可处理的数字信号。
接下来,这些数字信号将经过一系列的处理算法,包括图像增强、滤波、图像分割等操作,最终生成机器视觉所需要的信息。
接下来是图像识别。
图像识别是通过对采集到的图像数据进行分析,对拍摄对象进行分类、识别的过程。
机器人视觉技术中常用的图像识别方法有:特征提取法、神经网络法、模板匹配法等。
机器人视觉技术最常用的是神经网络法,因为它具有较高的识别准确性。
除了图像识别,机器人视觉技术还需要目标跟踪技术。
目标跟踪技术能够实现对动态目标的实时监控和跟踪。
常见的目标跟踪方法有:模型跟踪法、运动结构法、特征跟踪法等,其中模型跟踪法应用较为广泛。
自主控制技术是机器人视觉技术的重要组成部分,它使机器人能够自主完成任务。
自主控制技术的实现依赖于传感器技术,传感器技术则能够为机器人提供远距离控制、通讯、良好的环境感知等功能,促进机器人视觉技术应用的进一步提高。
三、机器人视觉技术的应用1. 工业自动化在工业自动化领域,机器人视觉技术被广泛应用于制造、检测、包装等环节。
基于图像分析的视频目标跟踪算法研究一、引言随着计算机视觉和图像分析技术的快速发展,视频目标跟踪算法成为了研究热点之一。
视频目标跟踪算法能够在视频中自动地追踪感兴趣的目标并提取出相关信息,对于实际应用具有重要意义。
本文将围绕基于图像分析的视频目标跟踪算法展开研究,对该算法的综述、发展与应用、关键问题与挑战以及研究方向进行深入探讨。
二、视频目标跟踪算法综述2.1 图像分析技术概述图像分析技术是计算机视觉领域中的一项重要技术,通过对图像进行预处理、特征提取、目标识别等操作,实现对图像中目标的自动识别和分析。
图像分析技术在视频目标跟踪算法中扮演着重要角色,为算法提供了必要的信息基础。
2.2 视频目标跟踪算法分类视频目标跟踪算法根据其实现原理和方法的不同可以分为多种类型,包括传统的基于特征提取的算法、基于机器学习的算法和基于深度学习的算法等。
每种算法都有其独特的优势和适用场景。
2.3 基于图像分析的视频目标跟踪算法基于图像分析的视频目标跟踪算法是利用图像分析技术,通过对视频帧的分析和处理,实现对目标在时间维度上的跟踪和定位。
该算法通常包括目标检测、目标跟踪和目标状态更新等步骤,通过将连续帧之间的信息进行关联,实现目标在视频中的连续追踪。
三、视频目标跟踪算法的发展与应用3.1 视频目标跟踪算法的发展历程视频目标跟踪算法经历了从传统的基于特征提取的算法到基于机器学习的算法再到基于深度学习的算法的演进过程。
随着计算机硬件能力和大数据技术的不断提升,视频目标跟踪算法在精度、实时性和鲁棒性等方面取得了显著进展。
3.2 视频目标跟踪算法的应用领域视频目标跟踪算法在安防监控、交通管理、智能车辆、人机交互等领域具有广泛的应用前景。
通过实时追踪感兴趣的目标,可以实现目标的识别、定位和分析,从而为智能系统提供决策支持。
四、视频目标跟踪算法的关键问题与挑战4.1 视频目标跟踪算法的精度问题视频目标跟踪算法在实际应用中需要具有较高的跟踪精度,但由于背景干扰、光照变化、目标遮挡等原因,目标跟踪的精度往往无法满足实际需求。
图像序列中目标跟踪技术研究的开题报告一、选题背景随着计算机技术的发展和计算机视觉的兴起,目标跟踪技术在实际应用中得到了广泛的应用。
目标跟踪是指在连续的图像帧中,自动地追踪运动中的目标,是计算机视觉领域中的一个重要研究课题。
目标跟踪技术的应用十分广泛,如视频监控、交通管理、无人驾驶、智能仓储等方面。
目前,目标跟踪技术的发展趋势是深度学习和卷积神经网络,这些技术可以更加精确、快速地实现目标跟踪。
因此,研究图像序列中目标跟踪技术,了解新的跟踪算法和方法,对于推动计算机视觉技术的发展和实现目标跟踪应用具有重要的意义。
二、研究内容本文的研究内容主要包括以下几方面:1. 目标跟踪算法的研究。
比较传统的目标跟踪算法和新兴的深度学习目标跟踪算法,分析其优缺点和适用性,为后续的研究提供基础。
2. 图像预处理技术的研究。
对图像序列进行预处理,如去除噪声、增强对比度、减少图像失真等,来提高目标检测和跟踪的准确度和鲁棒性。
3. 目标表示和特征提取技术的研究。
选择适量的特征描述子进行目标的表示,提高目标跟踪的精度和效率。
4. 目标跟踪评价指标的研究。
比较各种目标跟踪算法的效果,选择合适的评价指标进行评估,为实际应用提供参考。
三、研究方法本文的研究方法主要包括文献调研法、实验法、数据分析等。
通过收集和整理已有的相关文献,深入了解当前目标跟踪技术的研究状况和存在的问题;采取实验法,利用公开数据集和实验室设备,对不同的目标跟踪算法进行实验和验证;采用数据分析法,对实验结果进行统计分析和比较,得出结论并提出建议。
同时,还将借助MATLAB等计算机编程工具进行实验和数据处理。
四、预期结果本文主要研究目标在图像序列中的跟踪技术,并通过实验和数据分析,提取算法优缺点,找出适合实际应用的算法。
预期结果有:1. 对目前主流的目标跟踪算法进行归纳总结,比较其优劣和适用范围,并提出可以改进的问题和方向。
2. 探究图像预处理和目标特征提取等方面的方法和技术,为目标跟踪提高准确度和速度提供思路和方案。
AR技术在实际应用中的难点及解决方法AR技术,即增强现实技术,是一种可以在现实场景中叠加虚拟元素的技术。
随着AR技术的不断发展,越来越多的企业开始将其应用于实际场景,如游戏、教育、医疗、建筑等领域,产生了很多有趣的效果。
然而,在应用过程中,难点也不可避免地出现了。
本文将就AR技术在实际应用中的难点及解决方法进行分析探讨。
一、显卡性能AR技术中最重要的设备之一就是显卡了。
一般的智能手机显卡多数都是集成显卡,处理效率很低,很难应对AR技术的高要求。
只有一些高端的手机和专业的AR设备才能满足AR技术的要求。
而且,显卡和CPU的配合也是一个很关键的问题。
如果二者配合不当,会导致AR应用程序卡顿、画面模糊等现象。
在解决这个问题时,我们可以采取如下两种方法:1. 选用高性能设备。
只有高性能的设备才能保证AR技术的流畅运行。
为了让用户能够更好的体验AR应用程序,我们需要优先考虑设备的性能。
选用高性能的设备是保证AR技术应用效果的第一步。
2. 优化程序。
在AR技术的应用中,程序的优化也是非常重要的。
我们可以放弃一些不重要的功能模块、精简代码、减小开销、优化算法等,使得程序的效率得到提升,进而提高AR技术应用的用户体验度。
二、传感器精度AR技术需要依托一些特殊的传感器设备来实现,例如陀螺仪、加速度计、磁力仪等。
但是,这些传感器设备本身也是不准确的,精度误差会影响AR技术的应用效果。
传感器精度的问题主要包括以下两个方面:1. 传感器本身精度的问题。
传感器本身会存在一定的误差,这就需要开发者根据具体情况做出补偿。
比如说,我们可以采用陀螺仪和加速度计的协同姿态解算方式,同时使用传感器融合算法进行数据处理。
2. 传感器数据的验证和校准。
在使用传感器进行AR技术的应用时,我们需要对传感器读取到的数据进行验证和校准,以提高准确度。
例如我们可以采用卡尔曼滤波器对传感器信息进行校准处理。
三、环境光线和光照AR技术的应用非常依赖于环境光线和光照,一旦环境光线和光照不足或异常,将会导致AR技术的应用效果受损。
眼动跟踪技术中的视觉注意力模型的解释和可靠性评估眼动跟踪技术是一种广泛应用于心理学、认知科学和人机交互领域的研究方法。
通过跟踪被试者的眼球运动,在任务执行过程中记录和分析其注视点的变化,以揭示视觉注意力的注意分配模式和注意偏好。
视觉注意力模型是对被试在任务中的注视行为进行解释的理论模型,它能够帮助我们理解人类的注意力机制和信息加工方式。
本文将分别对眼动跟踪技术中的视觉注意力模型进行解释和可靠性评估。
一、视觉注意力模型的解释1. 假说视觉注意力模型中的假说认为,视觉注意力是通过调节注意资源的分配来实现的。
根据这个假说,我们的注意力资源是有限的,因此我们需要选择性地将注意力集中在感兴趣的目标上,而忽略其他无关的信息。
这种注意力的分配可以通过注视的持续时间和注视点的数量来测量和分析。
通过跟踪眼球运动,我们可以量化被试者在不同任务和条件下的视觉注意力分配,进而推断其数量和限制。
2. 视觉搜索模型视觉搜索模型是解释眼动跟踪数据的一种常用模型。
该模型认为,我们在寻找特定目标时,会根据目标的特征和预期来进行筛选性的注视。
例如,当我们在一张图片中寻找一个红色的圆圈时,我们的眼睛会自动地优先注视红色和圆形的区域。
这种观察支持了视觉搜索模型中的“并行预处理”和“串行选择”两个假设。
3. 任务驱动的注意力模型任务驱动的注意力模型认为,被试者的注意力会根据任务需求的变化而调整。
例如,如果被试者正在执行一个要求快速定位目标的任务,那么他们的眼球运动会更加迅速和精确。
另一方面,如果被试者正在执行一个要求对目标进行详细观察和分析的任务,那么他们的眼球运动会更加缓慢和细致。
任务驱动的注意力模型可以帮助我们理解被试者在不同任务中的注意力分配模式,以及任务对注意力分配的影响。
二、眼动跟踪技术中的视觉注意力模型的可靠性评估1. 内容一致性检验为了评估眼动跟踪技术中的视觉注意力模型的可靠性,研究者可以对被试者在同一任务下的眼动数据进行内部一致性检验。
第1篇一、前言随着计算机视觉技术的不断发展,视觉算法在各个领域得到了广泛应用。
作为一名视觉算法工程师,我深知自己在过去的工作中取得了不少成绩,但也存在一些不足。
为了更好地总结经验,提高自身能力,现将我的视觉算法工作总结如下。
一、工作内容1. 项目背景近年来,我国在计算机视觉领域取得了显著成果,特别是在人脸识别、目标检测、图像分割等方面。
为了紧跟时代步伐,我在工作中主要参与了以下项目:(1)人脸识别项目:针对人脸识别技术在安防、金融、社交等领域的应用需求,我参与了人脸识别算法的研究与优化,实现了高精度、实时性的人脸识别效果。
(2)目标检测项目:针对目标检测技术在无人驾驶、智能监控等领域的应用需求,我参与了目标检测算法的研究与优化,实现了高精度、实时性的目标检测效果。
(3)图像分割项目:针对图像分割技术在医学影像、卫星遥感等领域的应用需求,我参与了图像分割算法的研究与优化,实现了高精度、实时性的图像分割效果。
2. 技术路线在项目实施过程中,我主要采用了以下技术路线:(1)深度学习:采用深度学习技术,如卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)等,提取图像特征,实现图像识别、分割等功能。
(2)数据预处理:对原始图像进行预处理,如去噪、缩放、旋转等,提高算法的鲁棒性。
(3)模型优化:通过调整网络结构、参数优化等方法,提高算法的精度和效率。
(4)系统集成:将算法应用于实际项目中,实现与其他系统的集成。
二、工作成果1. 人脸识别项目在人脸识别项目中,我主要完成了以下工作:(1)研究并优化了多种人脸识别算法,如Eigenfaces、LDA、FaceNet等,实现了高精度的人脸识别效果。
(2)针对不同场景,设计了自适应的预处理方法,提高了算法的鲁棒性。
(3)将人脸识别算法应用于实际项目中,实现了高精度、实时的人脸识别效果。
2. 目标检测项目在目标检测项目中,我主要完成了以下工作:(1)研究了多种目标检测算法,如RCNN、SSD、YOLO等,实现了高精度、实时性的目标检测效果。
计算机视觉技术在安防监控中的实时人员跟踪方法与技巧随着科技的发展和进步,计算机视觉技术在安防监控领域发挥着越来越重要的作用。
其中,实时人员跟踪是一种常见的应用场景,它可以帮助监控人员快速准确地追踪目标,提高整体安防的效果和效率。
本文将介绍一些常见的实时人员跟踪方法和技巧。
首先,基于传统计算机视觉技术的人员跟踪方法通常采用特征提取和目标检测的方式。
这些方法常用于监控画面中目标较为明显、背景复杂度相对较低的情况下。
一种常见的方法是采用背景建模技术进行目标分割。
这种方法首先利用一定的时间窗口内的多帧图像来学习场景的背景模型,然后通过与当前帧进行比较,判断目标的存在与否。
这样可以有效地去除背景干扰,准确提取目标。
另一种方法是基于移动目标检测和跟踪。
这一方法利用目标在相邻帧中的运动信息,通过计算目标的运动轨迹来进行跟踪。
常用的技术包括光流法、卡尔曼滤波、粒子滤波等。
这些方法能够快速跟踪目标,但对目标的形状和外观变化较为敏感。
除了传统方法,近年来深度学习技术的兴起为实时人员跟踪带来了新的变革。
深度学习可以自动学习特征,并进行高级的目标检测和跟踪。
具体来说,卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)和循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNN)在实时人员跟踪中得到了广泛应用。
其中,卷积神经网络可以用来进行目标检测。
通过在大量图像数据上进行训练,网络可以学习到目标的特征,并且能够在新的图像中准确地定位和识别目标。
常用的深度学习目标检测模型包括Faster R-CNN、YOLO、SSD等。
循环神经网络则可以用来进行目标跟踪。
通过将目标的历史轨迹作为输入,网络可以学习目标的运动规律,从而预测目标在未来帧中的位置。
常用的深度学习目标跟踪模型包括Siamese网络、MOTDT等。
除了模型的选择,还有一些技巧可以提高实时人员跟踪的准确性和鲁棒性。
首先,多种模型的融合可以带来更好的效果。
信息技术与信息化计算机技术与应用2008年第6期63
视觉跟踪技术发展和难点问题的分析TheTendencyoftheVisualTrackingandtheAnalysisofTroubles张 进3ZHANGJin摘 要 本文介绍了计算机视觉领域里的一种新兴技术即视觉跟踪技术。其中,主要介绍了视觉跟踪技术的产生、发展,同时也提到了跟踪技术中难点问题和解决思路。关键词 视觉跟踪 目标检测 目标识别 目标跟踪
Abstract Inthispaper,itdescribesanewtechnologywhichcalledvisualtrackingofthecomputervision
field.Thetextintroducesthatthenewtechnology’semergenceanddevelopment,atthesametime,itreferssomeproblemsofthistechnologyandhowtoresolvetheseproblems.Keywords Visualtracking Objectdetection Objectidentification Objecttracking
3山东建筑大学信电学院 250010
在当今的信息化社会中,随着计算机网络、通信以及微电子技术的发展,计算机图像以其直观形象、内容丰富的特点备受人们青睐。然而,在很多应用领域,人类在全部依赖视觉获得信息的同时,也需要付出艰辛的劳动。需要一种智能计算机系统技术,来模拟人眼获取外界信息图像,并模拟人脑进行视觉信息的分析和理解,从而做出相应的响应,这种技术的研究越来越受到诸多学者专家的厚爱,它就是我要介绍的视觉跟踪技术。视觉跟踪技术用途广泛,目前它已经应用于计算机视觉等许多领域,如:视频监控、视觉用户接口、虚拟现实、智能大楼、基于目标跟踪的视频压缩等。这种技术的研究同时也为高层次的计算机视觉的研究打下基础,如3-D目标的识别与重建等。1 研究的主要内容和目的视觉跟踪技术主要完成的工作有以下三个:目标的检测,目标的识别和目标的跟踪。1.1 目标检测目标检测是从图像序列中将前景运动区域从背景中提取出来。目标检测是运动物体的分类与跟踪以及运动人体动作分析与理解的基础,该阶段处理结果直接影响到后续处理的效果,所以运动检测在人体运动分析中的作用非常重要。然而,实时多变的外界条件如天气,光照,运动物体的影子及混乱干扰的影响给运动检测带来了困难。目前几种常用的运动检测方法有:背景减除法,时域差分法和光流法。1.2 目标识别目标的识别即目标的分类,一般把检测到的运动目标分为两类:人和非人,其中人体跟踪的目的是从检测的运动区域中将人的运动区域提取出来。常用的分类方法有基于形状特征的分类(利用检测的运动区域的形状特征进行分类),比如:区域的分散度,面积,宽高比等作为特征;基于运动特性的分类,比如:利用人的运动具有周期性作为特征。为了得到更准确的分类效果,可以将上述两种方法结合起来使用,还可以考虑运动物体的色彩和运动特征。1.3 目标跟踪运动目标的跟踪是指在连续帧的图像间建立基于位置、形状和颜色等有关特征的匹配问题。简单来说,就是在序列图像中,
为运动目标定位。目前视频监控系统己经广泛应用到了对安全要求非常敏感的场合和机构,如银行,商场,飞机场等,但是目前的应用并没有发挥它实时主动的监控作用。因为现阶段的视频监控系统大部分只提供视频录像和回放的功能,往往是当异常事件发生后,相关人员才通过记录的结果来观察曾经发生的事,但此时往往为时己晚。人们需要的监控系统是能够实行实时监控,
并能自主分析摄像头捕捉的视频信息,若发生异常情况,可以及时报警,从而避免意外发生,同时也减少了雇佣大量监视人员所需要的物力和财力。
2 视觉跟踪技术的发展近年来,随着运动分析的硬件的发展(包括视频获取设备如摄像头,图像采集卡,处理器和计算机等),基于视频信息的分析迅速渗透到人民生活的各个方面。巨大的商业价值和应用价值使越来越多的公司和学术机构致力于这种技术的研究。美国,英国等国家己经展开了大量相关项目的研究。1997年,由美国国防高级研究项目署DARPA(DefenceAd2vancedResearchProjectsAgency)领头,以美国卡耐基梅隆大学为首,麻省理工学院等高校参与了视频监控系统项目VSAM[1]的研究开发,并于2000年基本完成.此项目主要研究用于战场及普通民用场景进行监控的自动视频理解技术:分布于各个不同位置的摄像头获取的视频信号通过一个分布式的网络连接汇集到操作中心,只需要一个操作人员就可以监控一个相当广阔的空间范计算机技术与应用信息技术与信息化
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2008年第6期
围。同时,在很大程度上减少了操作人员的劳动强度,系统能够自主检测异常情况的发生,而且只有在检测到异常的情况下系统才会发出信号,提醒操作人员作相应的处理。实时视觉监控系统W4[2]能够定位人和分割出人的身体部分,还可以实现人的跟踪,并可以判断人是否携带物体等简单行为。在国内,中国科学院、浙江大学、武汉大学人工智能研究所在目标跟踪,人的手势识别,步态识别等方面有一定的成就[3,4]。3 视觉跟踪技术中的难点问题和解决思路3.1 阴影消除问题在前面提到的背景差法或帧差法中有时(特别是光线充足且是侧面光时较为明显)得到的是带有阴影的人体区域。这是因为在人体运动的过程中,影子也是跟着在动的,背景检测到的运动目标是包括影子的,即无法实现影子与人体的分离。这样就造成了前面所说的阴影检测现象。然而阴影区会对后续的跟踪处理带来很大的误差。所以我们必须单独把阴影区域去除掉。如何去除监测区域中的影子是必须解决的问题。关于这一问题的解决思路是:由于一个物体被阴影遮挡住后跟遮挡前相比其像素的亮度(intensity)变暗,但是其色度(chro2maticity)具有一定的不变性。我们可以利用这一原理将检测到的人体的阴影与人体分开并去除掉。这里,对于一个点i(r,g,b),来说,我们可用r,g,b三个分量的比例来表示色度:rc=r/(r+g+b) gc=g/(r+g+b)在实际运动检测中,对于背景中的每一个点,在建立初始背景模型的同时,建立一个色度模型(μrc,μgc)。然后对于每一帧图像得到的运动区域,计算其中每一点的色度(yrc,ygc),并通过下式判断其是否属于阴影区域:Di=1,If((yrc-μrc)>thresholdor(rgc-μgc)>threshold)0,else其中标记点O属于阴影,标记点1属于人体,这样就可以将阴影从前置阴影区域中去除了。3.2 目标跟踪中提高运算速度问题在目标检测中,通过第一帧图像与背景作差获得了动态目标信息,如何将得到的目标信息在接下来的每一帧中快速找到,以节省运算量和运算时间是非常重要的。要知道,如果视觉场景中有多个运动目标的话,如果运算量不够小,运算速度不够快很可能导致系统崩溃。这也是目标跟踪的一个优化问题。关于这一问题一般采用的方法是线性Kalman滤波技术。线性卡尔曼滤波是美国工程师Kalman在线性最小方差估计的基础上,提出的在数学结构上比较简单的最优线性递推滤波方法,具有计算量小、存储量低、实时性高的优点。其数学模型为:X(k+1)=φ(k+1,k)X(k)+г(k+1,k)W(k)(1)Z(k)=H(k)X(k)+V(K)(2)式(1)中X(k)为系统状态矢量,W(k)为系统噪音矢量,
φ
(k),г(k)为系统矩阵。式(2)中Z(k)为系统观测矢量,H(k)为系统观测矩阵,V(k)为系统观测噪音矩阵。关于系统的随机性,
一般假定,系统噪音{W(k),kΕ0}和观测噪音{V(k+1),kΕ0
}
是不相关的零均值高斯白噪声。具体思路是:根据K时刻以前的所有状态量X(k)通过最大后验概率计算得到一个状态量的估计值X(k+1),得到的这个估计值X(k+1)即为预测值,在对X(k+1)位置预测时将起到预判出现位置的效果。将这个新的观测量X(k+1)与实际得到的状态量X(k+1)进行比较并更新数据库,从而对X(k+2)位置的预测做出准备,以此类推。这样,就可以避免在状态检测中整帧图像里做全局搜索,从而提高运算速度,节省运算时间。
4 总结实现一个具有鲁棒性、准确性的视觉跟踪系统是当前视觉跟踪技术努力的方向。但视觉跟踪技术在这几个方面中每前进一步都是非常困难的,因为该技术的发展与人的感知特性的研究紧密联系在一起。由于目前对人的感知特性没有一个主流理论,其数学模型更是难以建立。同时,在计算机视觉中大多数问题是不适定的,这就更增加了视觉跟踪技术发展的难度。但是,视觉跟踪技术具有广阔的应用前景,并不仅仅局限于前面所介绍的几个方面。随着计算机技术的不断发展,视觉跟踪技术作为计算机视觉领域中的核心技术之一,在一些关键技术中具有越来越重要的作用。
参考文献:
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(收稿日期:2008-04-30)