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

1、視覺(jué)跟蹤是虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互、視覺(jué)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(jué)跟蹤的實(shí)時(shí)性一直難以提高，實(shí)時(shí)性是目前視覺(jué)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(duì)于特征識(shí)別的影響，且由于紅外目標(biāo)特征明顯，易于識(shí)別，在實(shí)時(shí)視覺(jué)跟蹤上有非常高的研究?jī)r(jià)值。本論文研究了基于紅外LED標(biāo)志點(diǎn)的實(shí)時(shí)視覺(jué)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(jué)跟蹤的特征提取方法，并且對(duì)于這三種方法進(jìn)行比較分析，綜合考慮穩(wěn)定性、耗時(shí)、精度等因素，確立基于輪廓提取的特征識(shí)別為最優(yōu)。研究了基于卡爾曼濾波的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)在該類跟蹤中的應(yīng)用，分析了卡爾曼濾波對(duì)于提高視覺(jué)跟蹤實(shí)時(shí)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(jué)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(cè)信息提取合成單個(gè)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(jiǎn)單的設(shè)備搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，研發(fā)了原型軟件系統(tǒng)，對(duì)于原型系統(tǒng)的高實(shí)時(shí)性和強(qiáng)魯棒性進(jìn)行了分析，驗(yàn)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?？柭\(yùn)動(dòng)濾波預(yù)測(cè)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(cè)結(jié)果還可以用于在跟蹤失敗時(shí)代替測(cè)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