基于EMD的目標(biāo)跟蹤算法與實(shí)現(xiàn).pdf

1、中文摘要中文摘要中又摘斐目標(biāo)跟蹤技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中的熱門課題之一，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于民用、軍用和工程等各個(gè)領(lǐng)域，本文主要研究基于EMD(EanhMover’sDistance)的目標(biāo)跟蹤算法研究與實(shí)現(xiàn)。論文首先提出基于EMD的相似性變換和仿射變換跟蹤方法，該算法是對(duì)DEMD(Di骶rentialEMD)跟蹤算法進(jìn)行的改進(jìn)算法。原始的DEMD跟蹤算法將口標(biāo)建模成直立的橢圓，儀粗略定位口標(biāo)所在的位置不能準(zhǔn)確跟蹤具有相似性變換或仿射變

2、換的口標(biāo)。本文提出的算法首先根據(jù)相似性或仿射變換矩陣建?？跇?biāo)，然后通過(guò)優(yōu)化代價(jià)函數(shù)估計(jì)候選目標(biāo)模型的相似性變換和仿射變換參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤具有相似性變換和仿射變換目標(biāo)的目的。該算法主要適用于跟蹤發(fā)生簡(jiǎn)單幾何形變(如平移、旋轉(zhuǎn)、尺度和錯(cuò)切等)的目標(biāo)。若目標(biāo)具有復(fù)雜形狀或目標(biāo)形狀發(fā)生復(fù)雜形變時(shí)，簡(jiǎn)單的幾何圖形已不能準(zhǔn)確表達(dá)目標(biāo)，為了進(jìn)一步跟蹤具有復(fù)雜形變或復(fù)雜形狀的目標(biāo)，論文提出基于EMD的偏微分方程跟蹤方法。算法首先建模目標(biāo)的區(qū)域泛函，最

3、優(yōu)化區(qū)域泛函得到相應(yīng)的偏微分方程，然后求解偏微分方程得到最終的目標(biāo)輪廓。論文提出的算法與傳統(tǒng)的基于Bhattacharry距離的偏微分跟蹤算法相比，具有對(duì)光照變化不敏感，允許部分匹配等特點(diǎn)。論文同時(shí)比較了在相同跟蹤框架下，采用兩種不同特征進(jìn)行跟蹤的結(jié)果(sIFT特征和顏色特征)。一個(gè)完善的視頻跟蹤系統(tǒng)必須能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤目標(biāo)才具有現(xiàn)實(shí)意義，基于EMD的偏微分跟蹤算法雖跟蹤效果很好，但計(jì)算EMD模型和偏微分方程均非常耗時(shí)，為了滿足跟蹤算法

4、的實(shí)時(shí)性，本文提出了基于GPU的并行EMD偏微分方程跟蹤算法。算法對(duì)比較耗時(shí)兩個(gè)部分(計(jì)算EMD和求解偏微分方程)使用GPU進(jìn)行加速，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明跟蹤時(shí)間大幅降低。關(guān)鍵詞：目標(biāo)跟蹤；EMD；相似性變換；仿射變換；偏微分方程；GPu。■■舢JJJJJ圳fJJI『J|JJjIJJIffJJIJJIJJ||JJJJ洲Y2122700AbstractObiecttrackingisoneofthemostimportantdisciplines

5、incomputerVlslonandhaswidelvapplicationsinthe丘eldsofcivilian，militaryandengineeringThistheslsprima“1ystudiesobjecttrackingbasedonElⅥD(EarthMoVer’sDlstance)ThethesisnrstlyproposesEMDbasedsimila“tyandamnetransfonntrackmgme

6、thod，itisanimprovedalgorithmofDEMD(DifferentialEMD)TheoriginalDEMDalgorithmappearancesobjectusingaVerticaIellipse，itcan’ttrackIngslmllarltyoramneobjectTheproposedtrackingmethodaddressestheissueofthisproblem，1t6rstlymodel

7、ingobjectusingsimilarityandafhnematrix，optlmlzatlonthescorefunction，andmengettheobjectcontourThealgorithmismainlyappliedtotracklngsimplegeometricdefomlation(suchastranslation，rotation，scaleandshearing)objectsInordertotra

8、cktheob!jectwithcomplextransf0nnations，thetheslsproposestheEMDbasedPDE(panialdifrerentialequation)trackingmethodTheEMDbasedPDEtrackingalgonthm打rstlymodelingtheobjectbyregion如11Ctional，thenwede“VethePDEthatgovemsthecontou

9、rev01utionCoII]【paredwiththeBhattacharrydistancebasedPDEtrackingmethod，theproposedmethodisinsensitiVetoillumillationchanges，anda110wingpartofthematchInthethesis，wealsocomparedthetracklngresultsbetweentwodifrerentfeatures

10、(SIFTandcolor)inthesametrackingmethodAtrackingsystemmustbeabletotrackingthetargetreal—timeandaccuratelyAlthou曲thetracl(ingalgorimmworkswell，butthetrackmgtlme1sVerytime—consumingFordecreasingthetrackingtime，aparallelPDEtr

11、ackingmemodisproposed，andtheparaUelpartsincludecomputingEMDandPDETheexperimentshowsthatthetrackingtimeisdecreasedsignincantlyKeywords：Objecttracking；EMD；transfo衄ation；Partialdi仃erentialequations；GPUSimil撕tytransfomation；