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基于粒子滤波器的视频目标跟踪系统

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摘要

图表目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 运动目标跟踪算法概述

1.3 影响运动目标跟踪的因素

1.4 本文主要研究内容

第二章 粒子滤波理论

2.1 历史背景及简介

2.2 贝叶斯滤波

2.3 蒙特卡洛模拟原理

2.4 粒子滤波理论

2.4.1 重要性采样

2.4.2 序列重要性采样

2.4.3 退化现象及重采样方法

2.4.4 粒子滤波算法在运动目标跟踪中的应用

第三章 LBP理论

3.1 基本LBP算子

3.2 LBP统一模式

3.3 LBP统一模式直方图

第四章 Mean Shift理论

4.1 历史背景及简介

4.2 无参密度估计理论

4.2.1 参数密度估计理论

4.2.2 无参密度估计理论

4.2.3 多维空间下的无参密度估计

4.2.4 Mean Shift算法

第五章 基于Mean Shift和LBP的粒子滤波算法

5.1 历史背景及简介

5.2 Mean Shift算法的聚类作用

5.3 基于Mean Shift和LBP的粒子滤波算法

5.3.1 系统的动态模型

5.3.2 系统的观测模型

5.3.3 目标的确定

5.3.4 重采样

5.3.5 嵌入Mean Shift算法收敛粒子

5.3.6 算法流程

5.4 实验结果与分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 待研究的问题

参考文献

致谢

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摘要

运动目标跟踪是计算机视觉、数字图像处理、机器学习等领域研究的一个热点、难点问题,引起许多学者的关注。目标跟踪技术广泛应用在军事、智能视频监控、机器人视觉导航、医疗诊断、虚拟现实等诸多领域。随着计算机技术的发展,计算机视觉的范畴会越来越大,将对人类产生深远影响。
  在目标跟踪领域当中,实际应用中复杂的动态背景、目标遮挡、光线亮度的变化等等都给跟踪造成巨大的挑战。所以,如何在复杂环境下有效和鲁棒的实现目标跟踪是一个很有挑战的问题。粒子滤波算法在运动目标跟踪中效果较好,有其优势也有不足之处。在本文中,我们将Mean ShiR算法和改进的LBP(local binary pattern)算子嵌入到基本的粒子滤波算法中来改进跟踪算法。
  与基本的粒子滤波算法相比较,LBP纹理模型的加入可以使算法的跟踪效果更好,且在出现短时间遮挡的情况下不容易丢失目标,但LBP纹理模型的算法复杂、用时较多,将Mean Shift聚类算法嵌入到粒子滤波算法中可以很好的弥补了这一不足,Mean Shift聚类算法通过在重采样之后将粒子聚集起来,使粒子更接近真实位置,这样算法对于粒子的要求有所减少,由于粒子滤波算法中粒子的数量决定了算法所需的时间,粒子的减少使算法的实时性得到提高。实验证明本章提出的算法具有更加精准、用时较少且有一定的抗遮挡能力。

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