復(fù)雜大場(chǎng)景下的多攝像機(jī)接力目標(biāo)跟蹤問題研究.pdf

1、在復(fù)雜的自然環(huán)境中，背景干擾因素較多，對(duì)目標(biāo)的特征提取與跟蹤都相對(duì)困難。同時(shí)由于攝像機(jī)的分辨率和視野范圍有限，限制了單攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用，使得多攝像機(jī)跟蹤系統(tǒng)的使用成為必然。因此，基于復(fù)雜大場(chǎng)景下多攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)接力跟蹤成為計(jì)算機(jī)視覺研究的熱點(diǎn)之一，其在視覺自主導(dǎo)航機(jī)器人、多智能體協(xié)作、可疑目標(biāo)的連續(xù)跟蹤、智能交通監(jiān)控與違章追蹤、軍事領(lǐng)域的無人駕駛飛機(jī)和車輛等實(shí)際系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，有著廣闊的發(fā)展和應(yīng)

2、用前景。 本文主要對(duì)復(fù)雜大場(chǎng)景下的多攝像機(jī)接力目標(biāo)跟蹤問題進(jìn)行了研究。首先對(duì)復(fù)雜大場(chǎng)景下多攝像機(jī)接力目標(biāo)跟蹤的基本環(huán)節(jié)--單攝像機(jī)在有限復(fù)雜場(chǎng)景下的目標(biāo)跟蹤算法進(jìn)行了深入研究，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤；然后提出了基于單PTZ攝像機(jī)的主動(dòng)跟蹤算法，使被跟蹤目標(biāo)時(shí)刻保持在攝像機(jī)視野的中央?yún)^(qū)域；最后研究了多攝像機(jī)下的目標(biāo)接力跟蹤，對(duì)相關(guān)理論和算法進(jìn)行了初步研究和探討。論文的主要工作有： 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤方面，研究了基于均值

3、漂移的目標(biāo)跟蹤算法，該算法采用三維背景加權(quán)的顏色直方圖描述目標(biāo)特征，對(duì)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)變形、部分遮擋具有較好的適應(yīng)性，并且計(jì)算簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性好，但是不能自適應(yīng)調(diào)節(jié)跟蹤窗大小，在目標(biāo)快速運(yùn)動(dòng)和發(fā)生機(jī)動(dòng)的情況下效果不理想。針對(duì)均值漂移算法存在的問題，提出了結(jié)合均值漂移和卡爾曼濾波的目標(biāo)跟蹤算法。該算法對(duì)跟蹤過程中的干擾進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)目標(biāo)所受干擾的強(qiáng)弱，采用不同的比例因子將卡爾曼濾波預(yù)測(cè)結(jié)果與均值漂移算法得到的結(jié)果進(jìn)行線性加權(quán)。同時(shí)對(duì)被跟蹤目標(biāo)的特征模

4、型進(jìn)行實(shí)時(shí)在線更新，提高了跟蹤的可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的算法具有實(shí)時(shí)性好，魯棒性高的特點(diǎn)。 單攝像機(jī)主動(dòng)跟蹤方面，分別對(duì)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)和各個(gè)組成模塊進(jìn)行了介紹，著重介紹了云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊和目標(biāo)重定位模塊。在云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)模塊中，根據(jù)PTZ（pan-tilt-zoom）攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)及目標(biāo)在攝像機(jī)中的相對(duì)位置，建立攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)控制模型，采用云臺(tái)模糊控制策略使被跟蹤目標(biāo)始終保持在視野的中央?yún)^(qū)域；為了實(shí)現(xiàn)對(duì)同一目標(biāo)的連續(xù)跟蹤，在云臺(tái)轉(zhuǎn)

5、動(dòng)后采用基于去均值歸一化模板匹配算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的重定位。當(dāng)定位錯(cuò)誤時(shí)，采用基于運(yùn)動(dòng)歷史圖像的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)算法在視野的中央?yún)^(qū)域重新找到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該主動(dòng)跟蹤算法無論對(duì)于剛性目標(biāo)還是非剛性目標(biāo)都能很好地實(shí)現(xiàn)主動(dòng)跟蹤。 多攝像機(jī)接力跟蹤方面，針對(duì)多攝像機(jī)接力跟蹤中的一些關(guān)鍵問題與技術(shù)進(jìn)行分析與研究，著重介紹了基于視野分界線的目標(biāo)交接算法。采用基于同步視頻的攝像機(jī)視野分界線生成算法，該算法不需要攝像機(jī)標(biāo)定以及環(huán)境等信息。