多解點(diǎn)跟蹤和軌跡識(shí)別算法的研究.pdf

1、多觸點(diǎn)技術(shù)(Multi-Touch Techniques)是一種新興的人機(jī)交互技術(shù),它是采用人機(jī)交互與硬件設(shè)備共同實(shí)現(xiàn)的技術(shù),能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備(如:鼠標(biāo)、鍵盤等)通過人的手指、手勢和其他外在的物理物直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。實(shí)現(xiàn)多觸點(diǎn)技術(shù)的難點(diǎn)在于觸點(diǎn)的跟蹤和觸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的識(shí)別。就多觸點(diǎn)的跟蹤而言,可以對(duì)應(yīng)為多目標(biāo)的跟蹤,盡管前人們已經(jīng)對(duì)多目標(biāo)的跟蹤提出過多種算法,但在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在跟蹤穩(wěn)定性差,跟蹤耗時(shí)長等不足。因此,本文試圖在前

2、學(xué)者工作的基礎(chǔ)上,通過對(duì)觸點(diǎn)檢測,預(yù)測跟蹤、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和軌跡編碼的研究,試圖探索出符合本文的多觸點(diǎn)跟蹤和軌跡識(shí)別方法,并期望在此基礎(chǔ)上增強(qiáng)對(duì)算法的理解以及改進(jìn)。
　　 本文多觸點(diǎn)的跟蹤和軌跡識(shí)別過程主要分為四個(gè)主要步驟:圖像序列預(yù)處理、觸點(diǎn)的檢測、觸點(diǎn)的跟蹤和軌跡的識(shí)別。具體工作如下:
　　 (1)圖像預(yù)處理和觸點(diǎn)檢測的研究。圖像預(yù)處理和觸點(diǎn)檢測結(jié)果的好壞,直接影響了跟蹤的效果。在檢測環(huán)節(jié),本文研究了幀間差分法、背景差分法

3、和光流法,并相應(yīng)的做了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)效果選取了背景差分法。并對(duì)觸點(diǎn)檢測中,受陰影干擾而影響跟蹤穩(wěn)定性這個(gè)問題,提出改進(jìn),取得了良好的實(shí)驗(yàn)效果。
　　 (2)觸點(diǎn)的跟蹤。學(xué)習(xí)現(xiàn)有的跟蹤理論,重點(diǎn)研究了基于Kalman預(yù)測-跟蹤的方法。在研究多觸點(diǎn)之前,研究了基于Kalman預(yù)測的單觸點(diǎn)跟蹤,指出Kalman濾波在多觸點(diǎn)跟蹤中的不足,提出基于Kalman預(yù)測與K-近鄰數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的跟蹤方法,保證了跟蹤的連續(xù)性。并且對(duì)于多觸點(diǎn)間的匹配

4、定義了一種規(guī)則。
　　 (3)深入研究了隱馬爾可夫模型的三大經(jīng)典算法,指出了隱馬爾可夫模型算法在應(yīng)用中的一些問題,及針對(duì)這些問題所提出的改進(jìn)方法。
　　 (4)軌跡的識(shí)別。根據(jù)觸點(diǎn)軌跡的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)有資料,把夾角量化編碼和方向矢量應(yīng)用在軌跡的編碼上,并針對(duì)軌跡的復(fù)雜程度建立了相應(yīng)的HMM模型。并根據(jù)訓(xùn)練樣本對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行了改進(jìn),使之更好的符合實(shí)際情況。最后計(jì)算測試樣本對(duì)于各個(gè)模型的最大似然概率,選取最大概率值對(duì)應(yīng)的軌跡模