【正文】 在學(xué)習(xí)、科研方面王老師給了我們精心的指導(dǎo)和熱情的幫助，并提出了很多寶貴的意見。式 ()和式 ()是 f(t)在最小方差意義下的 N點最佳平方逼近得通解，用與前面類似的方法可求得平方預(yù)測器表達式 。通過調(diào)整幀間間隔數(shù)也能比較好的調(diào)整跟蹤系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。 加權(quán)生成新模板 按照一個固定的權(quán)值對當(dāng)前新位置和舊模板加權(quán)生成新模板的方法是不夠合理的，由于沒有考慮到匹配效果的好壞，因而可能會使目標跟蹤的精度降低。選擇合適的模板圖像更新和修正策略 , 可以在一定程度上克服上述變化對圖像匹配跟蹤結(jié)果的影響。 由于模板圖像是從前一幀圖像中抽取的 , 而對應(yīng)像素距離計算卻是用模板圖像與下一幀圖像進行對應(yīng)像素距離運算 , 這樣得到的最大相關(guān)曲面峰值位置即為最佳的匹配位置。歸一化互相關(guān)匹配算法的另一個缺點是計算耗時很大，所以可以考慮使用加速算法對其改進，如使用序貫相似度檢測算法 (SSAD)和金字塔層次算法等，本質(zhì)上 這些算法是通過預(yù)測一個能在一幀的大致位置來減小搜索次數(shù)和時間。 絕對平衡搜索法 西北工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計論文 19 絕對平衡搜索法就是直接使用模板圖像和待匹配圖像上的搜索窗口之間的像素灰度值的差別來表示二者之間的相關(guān)性，并且利用閡值來界定相關(guān)性，進而決定匹配效果。圖像目標的特征大致分為 ： (1) 圖像的視覺特征，如圖像的輪廓、邊緣、形狀、紋理和區(qū)域等特征 。 [4] 基于模型匹配的跟蹤方法是用模型來表示目標物體，也就是建模，然后在圖像序列中跟蹤這個建好的模型來實現(xiàn)目標的跟蹤。這種方法不需要在視頻序列的圖像中找到完全相同的特征信息，通過計算區(qū)域的原始目標之間的相關(guān)性來確定跟蹤目標的位置。在特征匹配中將提取的當(dāng)前幀圖像中目標的特征與特征模板相比較，根據(jù)比較的結(jié)果來確定目標，從而實現(xiàn)目標的跟蹤。而使用運動目 標檢測的方法來發(fā)現(xiàn)并確定運動目標的位置進行跟蹤，這種方法不考慮目標的形狀、尺寸，可以檢測任何物體。運動目標的跟蹤在工業(yè)控制、軍事設(shè)備、醫(yī)學(xué)研究、視頻監(jiān)控、交通流量觀測監(jiān)控等很多領(lǐng)域都有重要的實用價值。從不同的角度出發(fā)，可以引入不同的光流分析方 法，如：使用光流全局平滑性假設(shè)來求解光流的 HornSchunck 方法；使用一個模型通過最小二乘法來擬合像素點領(lǐng)域內(nèi)的光流值的 LucasKanade 局部調(diào)整法；利用二階導(dǎo)數(shù)求光流的 Nagel 方法和利用魯棒回歸算法來計算光流克服遮擋時運動邊界的信息不可靠問題的魯棒計算法等。光流研究已經(jīng)在環(huán)境建模、目標檢測與跟蹤以及視頻事 件分析中得到了廣泛的應(yīng)用。一般來說，背景模型需滿足以下要求： 1) 能適應(yīng)背景隨時間的緩慢變化，如一天當(dāng)中不同時間里的光照變化； 2) 能適應(yīng)背景物體的變化，如場景中移入新的物體，背景中的物體移出場 景等變化； 3) 背景模型能描述背景中的一些較大擾動，如樹葉晃動、日光燈閃爍等； 4) 能適應(yīng)光照亮度的突變； 5) 能夠消除前景物體的陰影； 6) 能夠處理前景物體與背景相似的情況，如人體衣服的顏色與背景中某個物體的顏色相似。 [1] 然而，在實際應(yīng)用中目標檢測的結(jié)果往往不太令人滿意，其主要問題是：當(dāng)目標表面存在像素均勻的大區(qū)域時，時間差分法將在目標的上述區(qū)域產(chǎn)生“空洞”而使目標被過度分割成多個區(qū)域，只能檢測出運動目標的一部分；另外由于目標的運動，前一幀中被目標遮擋的背景部分在當(dāng)前幀中將暴露出來，使得這部分背景也被認為是運動區(qū)域；同時這種方法所檢測到的運動區(qū)域的大小與目標的運動速度有關(guān)，目標運動速度越大，檢測出的區(qū)域就比實際的區(qū)域越大，而當(dāng)目標運動很緩慢時，往往檢測到的區(qū) 域很小，甚至無法檢測到目標的運動。 (22) 按照上面介紹的連續(xù)幀間差分方法，我們對室外的運動目標進行了檢測實驗，實驗結(jié)果如下圖所示。運動目標的檢測原則西北工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計論文 9 是要盡可能保留那些對視覺檢測有重要意義的特征信息，同時最大限度地摒棄那些對運動目標檢測無用的冗余信息。無論采用哪種目標檢測算法，都應(yīng)該滿足以下幾個條件：能夠準確地從圖像序列中檢測出運動目標；操作簡便、快捷以及適應(yīng)實時系統(tǒng)的要求； 對天氣、光照等環(huán)境變化不敏感，且對于攝像機振動或由其它情況引起的噪聲有很好的魯棒性；所需要的先驗信息越少越好。由于噪聲、多光源、陰影和遮擋等原因，使得計算出的光流分布不是十分可靠和準確，實際景物中的速 西北工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計論文 7 度場不一定總是與圖像中的直觀速度場有唯一對應(yīng)關(guān)系，且偏導(dǎo)數(shù)計算會加重噪聲水平，計算復(fù)雜，使得基于光流的方法在實際應(yīng)用中常常不穩(wěn)定。 2) 基于相關(guān)的跟蹤 相關(guān)跟蹤法，又叫模板匹配法，其主要思想是：將目標的基準圖像（模板）在實時圖像中以不同的偏移值進行位移，然后根據(jù)一定的相似性度量準則對每一個偏移值下重疊的兩個圖像進行處理，計算兩者的相關(guān)值，根據(jù)最大相關(guān)值確定實時圖像中目標的位置。這些顯著特征可以是目標的質(zhì)心，也可以是目標上的任意一點，只要這些特征具有高度的穩(wěn)定性，不易受外界因素如光照強度變化、噪聲等因素的干擾，對目標大小、位置、方位不敏感即可。 圖 11 目標跟蹤原理圖 國內(nèi)外學(xué)者對目標跟蹤算法進行了大量深入的研究，取得了令人矚目的研究成果。為了保證跟蹤的穩(wěn)定性和正確性 , 需要對模板圖像進行自適應(yīng)更新。西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計論文 I 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................. 1 ABSTRACT................................................................................................................... 2 第一章 緒 論 ................................................................................................................ 4 課題研究背景和意義 ....................................................................................... 4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................................................................... 5 本文的具體結(jié)構(gòu)安排 ....................................................................................... 7 第二章 運動目標檢測 .................................................................................................. 8 檢測算法及概述 ............................................................................................... 8 連續(xù)幀間差分法 ..................................................................................... 9 背景去除法 ........................................................................................... 11 光流法 ................................................................................................... 13 第三章 運動目標跟蹤方法 ........................................................................................ 16 引言 ................................................................................................................. 16 運動目標跟蹤方法 ......................................................................................... 16 基于特征匹配的跟蹤方法 ................................................................... 16 基于區(qū)域匹配的跟蹤方法 ................................................................... 17 基于模型匹配的跟蹤方法 ................................................................... 18 運動目標搜索算法 ......................................................................................... 18 絕對平衡搜索法 .................................................................................... 18 絕對平衡搜索法實驗結(jié)果 ............................................................................. 19 歸一化互相關(guān)搜索法 ........................................................................... 21 歸一化互相關(guān)搜索法實驗結(jié)果 及 分析 ......................................................... 22 第四章 模板更新與軌跡預(yù)測 .................................................................................. 26 模板更新簡述及策略 ..................................................................................... 26 軌跡預(yù)測 ......................................................................................................... 28 線性預(yù)測 ............................................................................................... 29 平方預(yù)測器 ........................................................................................... 30 西北工業(yè)大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計論文 II 實驗結(jié)果及分析： ......................................................................................... 31 致 謝 ............................................................................................................................ 36 參考文獻 ...................................................................................................................... 37 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) .............................................................................................................. 38 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計論文 1 摘 要 圖像序列目標跟蹤是計算機視覺中的經(jīng)典問題，它是指在一組圖像序列中，根據(jù)所需目標模型，實時確定圖像中目標所在位置的過程。由于目標運動有一定得規(guī)律，可以采取軌跡預(yù)測以提高跟蹤精度，本文采用了線性預(yù)測法。但是，現(xiàn)有的目標跟蹤算法大多受限于特定的應(yīng)用背景，跟蹤算法還有待于進一步