基于目标检测与跟踪算法的边坡危岩监测系统设计

摘要

我国是一个地质灾害频发的国家，边坡危岩崩塌引发的灾害通常会带来巨大的损失，因此如何在野外复杂环境下实现长期边坡危岩监测成为一项重点研究内容。本文提出一种边坡危岩监测系统设计方案，采用图像检测法监测边坡危岩区域，及时获取危岩的状态信息，并研制了一套边坡危岩监测系统设备，实现对边坡危岩的高效、自动化监测。　　本文的主要研究内容如下：　　① 针对运动危岩的检测问题，提出基于自适应混合色彩空间信息融合的运动目标检测算法。该算法能够提取完整的目标轮廓，对目标运动速度的适应能力较强，检测性能突出。　　② 针对边坡危岩崩塌过程中的跟踪问题，提出基于改进Camshift的运动目标跟踪算法。该算法能够及时获取运动危岩状态信息，实现在复杂背景中对危岩的可靠跟踪，具有良好的稳定性。　　③ 开展边坡危岩监测系统方案设计。在野外真实边坡环境下进行多场景测试，实验表明本系统能够准确地提取出运动危岩并对危岩崩塌过程进行持续跟踪，达到系统设计需求，验证了系统的可行性和有效性。　　本文开展了边坡危岩监测系统设计方案研究，实现对边坡危岩的自动化检测跟踪，在工程应用方面具有一定的实用价值。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 边坡危岩监测方法的研究现状

1.3 论文主要内容及结构安排

1.4 本章小结

2 基于自适应混合色彩空间信息融合的运动目标检测算法研究

2.1 常规运动目标检测算法

2.1.1 光流法

2.1.2 帧间差分法

2.1.3 背景减除法

2.2 自适应混合色彩空间信息融合的运动目标检测算法

2.2.1 算法设计思路

2.2.2 构建混合色彩空间

2.2.3 自适应多帧差分算法

2.2.4 多信息融合算法

2.2.5 算法实现流程

2.3 实验结果及分析

2.4 本章小结

3 基于改进Camshift的运动目标跟踪算法研究

3.1 Camshift运动目标跟踪算法

3.1.1 Meanshift均值漂移算法

3.1.2 Camshift连续自适应均值漂移算法

3.1.3 Camshift算法优劣分析

3.2 改进Camshift运动目标跟踪算法

3.2.1 算法设计思路

3.2.2 颜色直方图模板的改进

3.2.3 融合SURF特征点匹配的改进Camshift算法

3.2.4 运动目标检测与跟踪的闭环算法设计

3.2.5 算法实现流程

3.3 实验结果及分析

3.4 本章小结

4 边坡危岩监测系统设计

4.1 边坡危岩监测系统总体方案设计

4.2 边坡危岩监测系统硬件平台

4.2.1 视频图像采集单元

4.2.2 视频图像处理单元

4.3.1 开发环境

4.3.2 系统软件算法设计

4.4 本章小结

5 系统测试

5.1 系统测试流程

5.2 硬件平台测试

① 摄像头功能测试

② UP2开发板功能测试

5.3 软件算法测试

5.3.1 运动目标检测算法测试

5.3.2 运动目标跟踪算法测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

C. 学位论文数据集

致谢