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目标跟踪技术在军事、工业、安保、智能交通、医学和科学研究等方面都具有重要的意义,应用前景广阔。目标跟踪把图像处理、自动控制、信息科学有机结合起来,形成了一种能从图像信号中实时地自动识别目标、提取和预测目标位置信息、自动跟踪目标运动的技术,是当前计算机视觉、模式识别与智能系统等领域研究的重要课题。
本研究对目标跟踪所涉及的两个主要方面——运动目标提取和目标跟踪过程,进行了较深入的研究与探讨,并针对后一部分内容进行了一些改进,取得了一些初步成果。主要的研究工作概括如下:
1.综述了目标跟踪算法的工作原理和经典方法,如目标检测方法中的差分法和光流法;目标跟踪方法中的特征匹配法,区域匹配法,模板匹配法。阐述了目标跟踪中的关键技术,特征提取和特征匹配。介绍了颜色空间、纹理和运动特征,以及特征匹配的具体方法。
2.实现了利用颜色和灰度的Mean Shift目标跟踪算法。并提出了在序列图像跟踪中采用图像预处理技术提高Mean Shift跟踪算法性能.讨论了均值滤波,图像对比度增强,K_L变换等图象预处理方法,以便去除噪声对跟踪结果的影响。
3.改进了Mean Shift算法的特征描述:一是将RGB颜色空间转换为HSV颜色空间,利用色调特征作为原目标特征描述,以便克服光照变化等影响;二是利用了Gabor滤波器提取图像目标的纹理信息作为目标特征,改进了跟踪图像匹配的过程。
4.针对Mean Shift跟踪算法的缺陷,提出一些具体措施进一步提高算法性能.一是利用了Kalman滤波器的预测功能,提高了跟踪算法对遮挡等情况的鲁棒性;二是提出了Mean Shift算法在多目标跟踪中的并行方法,并验证了并行多目标跟踪的可行性;三是提出了一种全局目标搜素策略,采用全局目标搜素的算法,能够在目标“失跟”情况下,重新找回目标继续跟踪。