動態(tài)場景圖像序列中運(yùn)動目標(biāo)檢測與跟蹤.pdf

1、動態(tài)場景圖像序列是指具有因攝像機(jī)運(yùn)動引起的背景圖像運(yùn)動的圖像序列，檢測和跟蹤其中的運(yùn)動目標(biāo)是計算機(jī)視覺領(lǐng)域中基礎(chǔ)的、富有挑戰(zhàn)性的課題之一，在現(xiàn)代工業(yè)、國防和空間技術(shù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。它不僅僅局限于某個特定問題，而是跨越計算機(jī)科學(xué)、光學(xué)、數(shù)學(xué)、認(rèn)知科學(xué)以及控制科學(xué)等，對它展開研究具有重要的實(shí)踐意義和理論價值。但是迄今為止這個課題仍然存在許多問題沒有解決，特別是當(dāng)背景較復(fù)雜時問題將變得更加困難。本論文研究的目的是試圖將多分辨率分析、

2、分層思想、知識應(yīng)用、預(yù)測判斷以及反饋推理等人類視覺常用的方法引入到本課題的研究中，尋求本課題一些關(guān)鍵問題的高效和準(zhǔn)確的解決方法。 本論文主要對全局運(yùn)動估計和補(bǔ)償、圖像序列穩(wěn)定、遮擋問題處理、軌跡預(yù)測、運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域提取、目標(biāo)檢測和跟蹤等進(jìn)行了研究，并且獲得了一些有意義的成果。 本論文的主要創(chuàng)新性工作如下： 1．給出了信號錯位相似的概念、類四叉樹結(jié)構(gòu)的圖像劃分方法以及圖像相似的判斷方法。通過這些處理將運(yùn)動估計過程中復(fù)

3、雜的二維圖像運(yùn)算轉(zhuǎn)化為一維投影信號進(jìn)行處理，有效的降低了計算負(fù)荷。 2．給出了一種基于信號相似的圖像序列幀間全局運(yùn)動估計方法。該法使用一種新的類四叉樹結(jié)構(gòu)劃分圖像，通過逐漸聚焦以分割出滿足獨(dú)特性要求的圖像參照結(jié)構(gòu)，從而將參照結(jié)構(gòu)的選擇和圖像的粗匹配集成起來，使參照結(jié)構(gòu)的選擇過程不依賴于圖像分割的結(jié)果，避免了額外開銷。 3．給出了一種基于場景圖像參考點(diǎn)3D位置恢復(fù)的全局運(yùn)動補(bǔ)償方法。該法首先引入了一種層次化的運(yùn)動模型以及基

4、于它的運(yùn)動分割方法；然后利用各個層次的運(yùn)動參數(shù)來估計對應(yīng)這些層的投影矩陣，并且計算各運(yùn)動層次的參考點(diǎn)在某個層的投影矩陣下的3D位置，根據(jù)同一景物在不同幀中參考點(diǎn)位置恢復(fù)值的變化特性來判別背景對應(yīng)的運(yùn)動層次和運(yùn)動目標(biāo)對應(yīng)的運(yùn)動層次，從而補(bǔ)償全局運(yùn)動和分割運(yùn)動目標(biāo)。 4．給出了一種基于仿射不變量的運(yùn)動目標(biāo)遮擋檢測和跟蹤方法。該法首先給出了仿射不變量向量的構(gòu)造方法，以及基于它的遮擋判決準(zhǔn)則；然后結(jié)合被跟蹤目標(biāo)的先驗(yàn)知識，詳細(xì)討論了一

5、種軌跡線以及遮擋區(qū)域的預(yù)測方法；并在其基礎(chǔ)上修正依賴于仿射不變量向量的運(yùn)動目標(biāo)遮擋判決準(zhǔn)則。 5．給出一種提取圖像序列中運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域的新方法。該法首先對圖像序列進(jìn)行差分；在對差分結(jié)果圖像的直方圖進(jìn)行分析基礎(chǔ)上，自動選擇域值對差分圖像進(jìn)行二值化；其次為了克服攝像頭抖動和背景抖動，采用對稱差分和鄰域?yàn)V波對運(yùn)動目標(biāo)進(jìn)行定位；最后通過投影算法提取運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域，并采取了雜塊去除和區(qū)域合并，使所提取的運(yùn)動目標(biāo)區(qū)域更為準(zhǔn)確和連續(xù)。 6