一种尺度不变光流法的运动目标跟踪算法研究

摘要

随着数字摄像机的普及和计算机图像视频处理技术的飞速发展，基于计算机视觉的应用越来越广泛。视频序列中运动检测与跟踪技术是计算机视觉应用中的重要研究方向之一。本文主要研究视频序列中的运动目标检测与跟踪算法。针对在运动目标跟踪过程中可能存在目标被遮挡，目标形态发生改变的情况，结合尺度不变特征光流法并利用动态目标模板更新策略，提出了一种对运动目标进行检测和跟踪的算法，并在计算机上进行了实现。本文所做的主要工作如下：
　　（1）运动目标检测。运动目标检测的首要任务是将运动对象从背景区域中提取出来，从而达到对象检测的目的。本文采用背景减除法从图像序列中检测到运动跟踪对象。在视频图像中通过求解视频帧与背景模型差分检测出运动目标，并通过形态学滤波技术将运动目标区域去除噪声，并用矩形框框定，来达到运动目标检测，定位跟踪窗口的目的。
　　（2）运动目标跟踪。运动目标跟踪是确定同一目标在图像序列的不同帧中位置的过程。本文提出了一种尺度不变光流法的运动目标跟踪算法与动态模板更新的新方法，利用SIFT特征的旋转不变和尺度不变特性表征运动物体，并利用金字塔光流法计算特征点的向量，达到跟踪的目的，利用动态模板更新的方法解决跟踪目标发生遮挡跟踪失败的问题。
　　（3）运动目标检测与跟踪算法的实现。本文使用C++和OpenCV对算法进行了编程实现。从检测与跟踪的实现效果来看。该算法针对目标被部分遮挡或目标形态发生改变的情况具有良好的鲁棒性和有效性。

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第一章 绪论

1.1选题背景与课题意义

1.2本文的组织结构

1.3本文的主要工作

第二章 国内外现状与相关研究

2.1国内外现状

2.2目标检测与跟踪相关算法

2.3本章小结

第三章 跟踪系统概述与运动目标检测

3.1 问题背景

3.2系统结构图与系统流程图

3.3基于背景减除法运动目标检测算法研究

3.4形态学滤波

3.5 运动目标定位

3.6 本章小结

第四章 尺度不变光流法运动跟踪算法研究

4.1算法流程图

4.2 运动目标特征点提取

4.3 光流法理论

4.4尺度不变光流法运动跟踪算法

4.5运动目标模板动态更新方法

4.6 跟踪模块伪代码实现

4.7本章小结

第五章 实验与分析

5.1实验平台介绍

5.2运动目标提取实验与分析

5.3本文算法运动目标跟踪实验与分析

5.4 关键点的权值变化实验分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

附录A：攻读学位期间的研究成果