士兵射擊視頻對(duì)抗系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的捕捉與跟蹤.pdf

1、基于視頻流的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)之一，主要利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能理論和自動(dòng)控制技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的形態(tài)捕捉和軌跡跟蹤。
　　一般的視頻流中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉算法是基于靜態(tài)背景的，但在實(shí)際應(yīng)用中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所處的場(chǎng)景往往受到光照變化、相機(jī)抖動(dòng)等因素影響，場(chǎng)景環(huán)境較為復(fù)雜，本文研究的士兵射擊視頻對(duì)抗系統(tǒng)就是基于靜態(tài)的復(fù)雜背景，對(duì)士兵運(yùn)動(dòng)形態(tài)進(jìn)行捕捉與跟蹤。
　　本課題研究的士兵射擊視

2、頻對(duì)抗系統(tǒng)是指，將射擊場(chǎng)地分為左右兩部分，并且在場(chǎng)地前部各放置兩個(gè)工業(yè)攝像機(jī)實(shí)時(shí)記錄左右兩部分中士兵的運(yùn)動(dòng)軌跡和射擊情況，同時(shí)，在計(jì)算機(jī)終端，通過(guò)攝像機(jī)拍攝的視頻，能準(zhǔn)確、同步地捕捉和檢測(cè)出士兵的運(yùn)動(dòng)軌跡，并能獲取士兵是否被對(duì)方射中的信息，從而判斷士兵射擊對(duì)抗的結(jié)果。
　　運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤算法中存在的最主要的問(wèn)題就是算法精度與實(shí)時(shí)性之間的矛盾。在本系統(tǒng)中，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)反饋士兵目標(biāo)的清晰運(yùn)動(dòng)形態(tài)和原始圖像序列較大、處理速

3、度慢上。本文權(quán)衡了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)捕捉與跟蹤算法的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性這對(duì)矛盾，利用士兵目標(biāo)只在某些特定的區(qū)域出現(xiàn)、背景場(chǎng)景中的其他區(qū)域是相對(duì)靜止的這一特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的背景相減法基礎(chǔ)上，提出了“捕捉區(qū)域”的概念，即在背景圖像中獲取一個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可能會(huì)出現(xiàn)的區(qū)域，對(duì)運(yùn)用背景相減法得到的當(dāng)前幀與背景圖像的差分結(jié)果，只搜索與捕捉區(qū)域中相對(duì)應(yīng)的非零像素點(diǎn)，以減少算法的計(jì)算量，保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和精確性。同時(shí)，對(duì)“捕捉區(qū)域”進(jìn)行優(yōu)化，利用Canny邊緣檢測(cè)和形態(tài)學(xué)處

4、理方法，獲得比捕捉區(qū)域范圍更小的“捕捉線”。針對(duì)捕捉線上存在噪聲的問(wèn)題，從平面和時(shí)間兩個(gè)方面綜合考慮，去除噪聲，保留有用的目標(biāo)信息，進(jìn)一步提高算法的速度。
　　在獲得捕捉線后，針對(duì)當(dāng)前幀與背景圖像相減得到的差分圖像，只搜索與捕捉線位置相對(duì)應(yīng)的非零點(diǎn)，將搜索到符合的要求的非零點(diǎn)置于新圖像中;然后，對(duì)這些非零點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，可以得到由這些跟蹤對(duì)象形成一個(gè)跟蹤區(qū)域，它包含所有已出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。其中，跟蹤區(qū)域是由若干灰度值不同的像素點(diǎn)組成的，