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基于积分图像和Camshift的运动目标跟踪研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 课题的国内外研究现状

1.2.1 视频目标检测技术

1.2.2 视频目标跟踪技术

1.3 目标跟踪的技术难点

1.4 本文的主要研究内容及组织结构

第二章 运动目标检测算法

2.1 基于模糊数学理论的图像增强

2.1.1 图像增强技术简介

2.1.2 模糊数学方法

2.2 常用的目标检测算法

2.2.1 帧间差分法

2.2.2 背景相减法

2.3 机器学习的目标检测算法

2.3.1 基于Adaboost算法原理的目标检测

2.3.2 基于支持向量机原理的目标检测

2.3.3 基于随机森林算法的目标检测

2.4 基于特征的目标检测

2.4.1 图像的纹理特征

2.4.2 Haar特征提取

2.4.3 HOG特征提取

2.4.4 SIFT特征提取

2.5 本章小结

第三章 基于Meanshift和Kalman滤波的目标跟踪

3.1 Meanshift目标跟踪算法

3.2 Camshift目标跟踪算法

3.3 卡尔曼滤波的原理

3.4 本章小结

第四章 基于快速运动的积分图像跟踪算法

4.1 三维直方图及其相似度衡量算法

4.2 一种结合直方图相似度匹配的积分图像跟踪算法

4.2.1 灰度空间下的跟踪算法及实验

4.2.2 RGB模型下的跟踪算法及实验

4.2.3 HSV模型下的跟踪算法及实验

4.3 积分图像跟踪算法的时间复杂度研究

4.4 Meanshift算法在目标跟踪中的快速运动问题

4.5 用改进的算法实现快速运动目标跟踪

4.5.1 积分图像跟踪算法的实验结果及分析

4.5.2 积分图像结合Meanshift算法的实验结果及分析

4.5.3 算法的时间复杂度对比分析

4.6 本章小结

第五章 基于Camshift的颜色相似和快速运动目标跟踪

5.1 基于改进Camshift算法的颜色相似目标跟踪

5.1.1 目标与背景颜色相似的跟踪问题

5.1.2 改进算法的步骤

5.1.3 改进算法的实验结果及分析

5.1.4 压缩计算区域后的实验结果及分析

5.2 基于Camshift算法的快速运动目标跟踪

5.2.1 用机器学习算法实现运动目标检测

5.2.2 积分图像和Camshift算法的实验结果及分析

5.3 用多算法实现在相同物体干扰下的快速运动目标跟踪

5.3.1 快速运动目标跟踪中的相同物体干扰问题

5.3.2 用多个算法相结合的实验结果及分析

5.3.3 算法时间复杂度分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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摘要

视频运动目标检测与跟踪是计算机视觉学科中的一个很热门的方向,它包括数字图像处理、模式识别,甚至还涉及人工智能和机器学习等,已经被很好的应用在军事、工业、智能交通、安全监控等多个方面,并且一直在发展。
  本文一开始先介绍对于目标的检测,比如基本的目标检测算法以及特征提取检测的算法,重点阐述了机器学习的检测算法,能够对正样本和负样本进行一定的训练,从而检测出运动目标。
  然后介绍了比较常用的目标跟踪算法,包括Meanshift、Camshift和卡尔曼滤波算法,Camshift算法其实是Meanshift算法的改进,并通过实验验证了Camshift算法跟踪物体具有尺寸大小的自适应性。
  面对快速运动目标的跟踪问题,本文提出了在直方图相似度匹配下的积分图像跟踪算法,研究了积分图像算法的时间复杂度,并证明了用颜色空间积分图像算法可以跟踪快速运动的物体,而且通过区域搜索,具有跟踪的实时性,该算法可以和Meanshift算法相结合,实验也验证了跟踪效果更好。
  对于用传统的Camshift算法跟踪目标与背景颜色相似情况下失败的问题,本文提出了一种算法,通过每一帧图像与背景相减,加大目标和背景区分度后,可以较好的实现对颜色相似目标的跟踪。在实现对快速运动目标的跟踪过程中,先用机器学习的算法进行目标检测,然后面对用传统的Camshift算法跟踪快速运动物体会导致跟踪丢失的情况,结合颜色空间积分图像算法后,能有效的进行跟踪,而且也具有尺寸大小变化的自适应性。对于在相同物体干扰下跟踪快速运动物体,用积分图像和Camshift算法跟踪丢失的情况,结合本文提出的加大颜色区分度算法,可以做到有效的跟踪。

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