基于特征匹配目标跟踪的研究与仿真

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1、中文图书分类号：TP391密级：公开UDC：38学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于特征匹配目标跟踪的研究与仿真论文作者：罗子安学科：电路与系统指导教师：毛征教授论文提交日期：2016年6月UDC：38学校代码：10005中文图书分类号：TP391学号：S201302067密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于特征匹配目标跟踪的研究与仿真英文题目：Researchandsimulationbasedonfeaturematchingtargettracking论文作者：罗子安学科：电路与系统研究方向：信号处理与电路申请学位：工

2、学硕士指导教师：毛征教授所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明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取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。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谢意。签名：罗子安日期：2016.06.21关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和

3、借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：罗子安导师签名：毛征日期：2016.06.21摘要摘要目标跟踪算法及其相关技术是计算机视觉跟踪领域重要组成部分，对其研究的重要性与必要性使之成为当今研究的热点。伴随民用工业与军用工业的大规模发展，尤其在平安城市监控、智能交通监控、医疗影像、武器制导导航、作战指挥系统等方面，高分辨率视频的目标跟踪技术应用已然呈现井喷式增长。在实际场景应用中，由于地面机动目标存在于复杂背景环境中（如建筑物、植物等遮挡），以及目标本身所存在的转向、旋转和跟踪时对目标的缩放等。如何能够在满

4、足上述要求的前提下，同时保证跟踪的稳定性，是当前研究的重点和难点。针对地面机动目标的跟踪算法，很多学者为此付出巨大精力，同时也收获巨大成果，但针对特定目标物体及其运动方式下的跟踪算法研究，由于场景及目标的不同存在一定的差异。本文从特征匹配法着手结合及特征点筛选等方法，对相关算法进行学习和研究，结合实际问题，对地面机动目标在随机速度状态下，通过光线变化区域、部分遮挡区域、目标自身转弯或旋转以及图像采集设备针对目标进行缩放等情况，进行了局部优化和改进。本文重要工作有以下五个方面：（1）根据实际问题，需要一种能够在复杂背景环境中，对地面机动目标在随机速度状态下，通过光线变化区域、部分遮挡区域

5、、目标自身转弯或旋转以及图像采集设备针对目标进行缩放，四种情况下，能够跟踪到标记目标的算法。（2）对特征点匹配算法进行深入研究，结合特征点检测、FAST快速匹配算法、BRISK特征匹配算法，进一步解决相关算法中在针对地面机动目标跟踪时，单帧耗时较长问题。基于该问题，本文提出基于集群特征跟踪算法和基于一致性特征匹配算法，并在公共数据集以及实验室测试数据集中进行跟踪测试。（3）围绕自由模型目标长效跟踪展开研究。现实生活及工作中，地面目标的形态、姿态等，存在较大的差异性，通过手动标记目标虽能节省大量的先验知识学习，但对于目标姿态及形态的掌握也随之降低。通过特征点描述子来描述自由模型，并通过筛

6、选有效特征点，实现针对目标的长效跟踪。（4）针对高分辨率图像序列展开研究，单帧图像分辨率为16001200像素，宽高比为4:3，对选定的既有目标进行稳定跟踪。（5）CCS仿真。将程序代码改写为C语言，并在CCS硬件仿真平台进行仿真。关键词：目标跟踪；自由模型；特征匹配；特征点集群；CCS仿真IAbstractAbstractTargettrackingalgorithmandtherelatedtechnologyisanimportantpartofthefieldofcomputervisiontracking.Theimportanceandnecessityoftherese

7、archarebecomingthefocusoftheresearch.Withthelarge-scaledevelopmentofcivilianindustryandmilitaryindustry,especiallyinthecitysafetymonitoring,intelligenttrafficsurveillance,medicalimaging,weaponsguidancenavigation,combatcomman