基于彩色图像序列的目标跟踪算法研究

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1、ByKunZhangAThesisSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringXi’anInstituteofOptics＆PrecisionMechanics，ChineseAcademyofSciences05，2013栅道德翩I黜㈣秉承研究所严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及

2、取得的研究成果。论文中所引用的内容都己给予了明确的注释和致谢。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：互堡垒壁日期：型【墨!!兰．{／知识产权声明本人完全了解中科院西安光学精密机械研究所有关保护知识产权的规定，即：研究生在所攻读学位期间论文工作的知识产权单位系中科院西安光学精密机械研究所。本人保证离所后，发表基于研究生工作的论文或使用本论文工作成果时必须征得产权单位的同意，同意后发表的学术论文署名单位仍然为中

3、科院西安光学精密机械研究所。产权单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：产权单位可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：互堡垒壁导师签名：孟臣堡日期：塑l§，坚：i1日期：丝f室：壑：3／致谢在此，我首先要衷心地感谢我的两位导师：郝伟副研究员和许朝晖副研究员。郝老师和许老师在我的学习和课题中，从理论和实践方面给予了大量的、有益的建议和具体的指导，并在论文的撰写和审稿中倾注了大量的心血，他们渊博的知识、严谨治学的工作作风、忘我

4、的工作态度、求真务实的敬业精神，深深地影响和激励着我。正是两位导师细心的鼓励、悉心的指导、严格的要求和富有启发性的建议，使论文得以顺利的完成。在课题的进行中，导师给予了我最大的信任，并创造了最好的科研条件。在此，向多年来培育、指导我的两位恩师表示最崇高的敬意和诚挚的谢意!其次，还要感谢实验室的詹振环、邓潺、杨少魁、忽文杰、吴敏以及王鑫同学，在这三年的读研过程中，他们无论在生活中还是在课题研究中，都给予了我无私的指导和帮助。每次在课题进展到困难之时，都是通过与他们的讨论使我茅塞顿开。此外还要特别感谢黄彪同学和杨一帆师

5、弟，他们在论文实验视频的拍摄过程中提供了无私的帮助，正是在他们的帮助下，本论文才得以顺利完成。在此向所有帮助过我的同学表达我的谢意。最后，感谢我的家人，他们自始至终对我关心、理解、支持和鼓励，还有我的朋友和同学，他们真诚的帮助对我也是一种强大的动力，使我能够顺利完成硕士阶段的学习。摘要基于彩色图像序列的目标跟踪是计算机视觉研究的热点，在军事、交通、安全监控等领域都有重要应用。在目前的主流算法中，MeanShift算法以其结构简单，实时性好，跟踪效果显著等优点得到了广泛的应用。本文主要研究了运动目标的检测和跟踪算法，

6、结合本文所需处理的目标运动场景，设计出了基于统计平均的背景减除法的目标检测算法和基于Camshift和Kalman滤波的目标跟踪算法。并通过目标特征提取算法将二者关联起来。本文首先介绍了典型的视频跟踪系统架构及本文基于此架构拟采用的处理方法。之后介绍了一种基于背景减除法的运动目标检测算法。该算法是通过高斯滤波等前期处理，以及背景减除法提取出运动目标区域的二值图像，然后通过连通域分析将运动目标的形心等几何特征提取出来，并得到目标的运动轨迹，最后再根据运动目标的几何参数提取出目标的颜色图像，为后续的目标跟踪算法提供了特

7、征模板。然后详述了MeanShiit算法的数学理论，介绍了核函数密度估计，色彩密度函数、MeanShift向量和Bhattacharyya系数的概念，并对MeanShiit目标跟踪算法算进行了介绍。根据目标检测算法得出的目标颜色图像和MeanShift算法，采用了一种新的基于Camshift和Kalman滤波的目标跟踪算法，并最后通过实验验证了算法性能。MeanShift算法具有实时性好、面对目标部分遮挡和目标变形的鲁棒性好的特点。但是在面对目标运动过快、背景颜色与目标颜色相近和目标发生大部分遮挡的情形时，算法往往

8、失效，造成目标丢失。且传统的MeanShift算法搜索窗固定，不能根据目标的大小变换进行自适应调整，从而造成目标丢失。为解决这些问题，本文采用Camshift算法的自适应搜索窗来解决目标大小变化的问题，弓l进Kalman滤波预测目标的运动位置，从而解决了目标运动过快的问题。经过实验证明，本文的算法较好的完成了复杂情况下的目标跟踪任务。关键词：背景减除法；目标