基于紅外LED的實(shí)時視覺跟蹤若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、視覺跟蹤是虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、視覺監(jiān)控等領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)，具有巨大的應(yīng)用前景。由于存在遮擋、圖像處理復(fù)雜等特點(diǎn)，視覺跟蹤的實(shí)時性一直難以提高，實(shí)時性是目前視覺跟蹤技術(shù)研究的重點(diǎn)。采用基于紅外LED人工標(biāo)志點(diǎn)可以最大程度減小背景變化對于特征識別的影響，且由于紅外目標(biāo)特征明顯，易于識別，在實(shí)時視覺跟蹤上有非常高的研究價值。本論文研究了基于紅外LED標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)時視覺跟蹤若干關(guān)鍵技術(shù)。 基于輪廓提取、區(qū)域分割、柱狀圖的三種思想，找到了三

2、種適合該種方式的視覺跟蹤的特征提取方法，并且對于這三種方法進(jìn)行比較分析，綜合考慮穩(wěn)定性、耗時、精度等因素，確立基于輪廓提取的特征識別為最優(yōu)。研究了基于卡爾曼濾波的運(yùn)動預(yù)測在該類跟蹤中的應(yīng)用，分析了卡爾曼濾波對于提高視覺跟蹤實(shí)時性的作用，并且從分析圖像坐標(biāo)系下和世界坐標(biāo)系下兩種方式卡爾曼濾波的特點(diǎn)，確定適合于基于紅外LED視覺跟蹤的方式為世界坐標(biāo)系下的濾波方式。分析了如何將多相機(jī)的特征點(diǎn)信息合成紅外LED標(biāo)志點(diǎn)的世界坐標(biāo)信息，利用極線約束

3、和預(yù)測信息提取合成單個標(biāo)志點(diǎn)的世界坐標(biāo)，然后利用空間相互位置約束關(guān)系進(jìn)行多標(biāo)志的模型匹配。利用簡單的設(shè)備搭建了實(shí)驗平臺，研發(fā)了原型軟件系統(tǒng)，對于原型系統(tǒng)的高實(shí)時性和強(qiáng)魯棒性進(jìn)行了分析，驗證了研究思路。 紅外特征明顯、背景變化的影響小，使得快速特征提取非常方便。卡爾曼運(yùn)動濾波預(yù)測有效減小了特征提取的搜索區(qū)域，使得特征提取更為快速，預(yù)測結(jié)果還可以用于在跟蹤失敗時代替測量數(shù)據(jù)，提高魯棒性。在合成標(biāo)志點(diǎn)的世界坐標(biāo)，基于多種約束關(guān)系，增加