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《中国科学技术大学》 2010年
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基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究

徐萧萧  
【摘要】: 基于视觉的目标跟踪是计算机视觉领域中的热门课题和难题。它旨在采用计算机来跟踪视频中的运动目标。在智能视频监控、图像压缩、医疗诊断等方面,视觉跟踪具有广阔的研究意义与应用前景。目前,尽管实现目标跟踪的方法众多,但仍然有许多问题有待解决。 本文以基于人类视觉认知进行视觉跟踪算法设计为基本出发点,模拟人类视觉在识别跟踪目标过程中的特征学习和特征联想性,对人类视觉进行目标识别与跟踪的过程进行全面的分析;提出视觉跟踪中特征学习和特征联想的概念;建立完整的基于特征学习与特征联想(Feature-Learning and Feature-Imagination,以下简称FLFI)的视觉跟踪算法的一般理论体系,并尝试将其应用于人体跟踪。基于FLFI的视觉跟踪算法在传统算法中融合人类视觉的思维方式,打破了当前视觉跟踪算法设计的思维定式,有着广泛的理论和应用前景。本文的主要工作和贡献如下: 1.从认知科学和认知心理学的角度分析了人类视觉的智能特点,探讨了人类视觉系统的目标跟踪模式,阐述了人类视觉中注意性、学习性、记忆性和联想性的思维特点,在此基础上给出了基于FLFI的视觉跟踪框架。该框架在传统的视觉跟踪框架中引入了人类视觉的学习和联想的思维特点。 2.结合人类视觉系统的智能特点,给出了变姿态目标的特征表达方法,该方法在传统的基于向量的特征表达方式中引入了状态空间的概念。我们采用动态加权更新的方法实时学习变姿态目标在不同状态下的特征,然后在此基础上进一步提出了一种基于人类视觉特征联想特性的视觉跟踪模型,并给出了通用的推理和模型参数的训练方法。 3.结合当前人体跟踪的研究现状和技术方法,对基于FLFI的视觉跟踪框架进行了简化,给出了一种基于FLFI的人体跟踪方法。该方法运用特征学习提取目标初始时的特征,通过特征匹配判断目标是否被遮挡。在目标被遮挡后,则利用基于特征联想的匹配方法恢复对目标的跟踪。这种方法只需要在初始时指定目标的状态,在跟踪过程中无需进行人体姿态识别及遮挡过程中的目标定位。 4.为了将基于FLFI的视觉跟踪框架更好的应用于人体跟踪,本文对视觉跟踪中的人体姿态识别和遮挡问题进行了深入的研究和讨论。在人体姿态识别中,提出了一种基于人体头肩分割的人体位姿估计算法。该算法针对直立行走的人体,将人体位姿分为6个状态,利用人体在2D成像时的规律和特点,估计人体位姿。对于遮挡问题,则采用直方图匹配和基于分块的局部特征匹配相结合的方法来处理。 最后,本文介绍了实验室视觉小组成员合作研发的智能视频监控系统。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 郭明玮;朱明清;赵宇宙;王建;陈宗海;;基于生物视觉的物体识别方法研究现状分析[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王智灵;自然条件下的运动目标鲁棒跟踪方法研究[D];中国科学技术大学;2009年
【共引文献】
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2 刘建忠;刘心瑞;;人工智能与人脑思维的关系[A];中国思维科学研究论文选2011年专辑[C];2012年
3 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
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7 ;Recognition of Corners of Planar Checkboard Pattern Image[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
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10 赵建;刘伟宁;;基于主动轮廓模型的海天线检测算法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
5 涂虬;智能视觉监视中目标检测与跟踪算法研究[D];华中科技大学;2010年
6 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 辛哲奎;基于视觉的小型无人直升机地面目标跟踪技术研究[D];南开大学;2010年
8 钟凡;在线视频分割关键问题研究[D];浙江大学;2010年
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10 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
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6 贾伟洁;SAR影像与光学影像配准研究[D];山东科技大学;2010年
7 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
8 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 吴田富;视觉选择性注意机制计算模型及其在物体识别中的应用[D];合肥工业大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 胡玉锁;陈宗海;;一种新的基于线性EIV模型的鲁棒估计算法[J];计算机研究与发展;2006年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
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4 王福斌;刘杰;陈至坤;刘阔;潘晓娣;;基于OpenCV的履带式机器人运动物体视觉跟踪[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
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1 李点译;新鼠标技术[N];北京科技报;2001年
2 晓维;“facelab”随时监控司机注意力[N];大众科技报;2002年
3 本报记者 李大庆;中科院研究所,让公众看到科技的神奇[N];科技日报;2010年
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1 徐萧萧;基于特征学习与特征联想的视觉跟踪算法研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 温静;基于张量子空间学习的视觉跟踪方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
3 苏洁;光照变化下的视觉跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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1 赵勇;基于覆盖分类的视觉跟踪算法研究[D];安徽大学;2010年
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3 贾红宾;复杂环境中运动目标视觉跟踪研究[D];郑州大学;2011年
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6 张红;基于ARM视觉跟踪系统研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
7 李谷全;面向视觉跟踪的运动目标轮廓提取算法研究[D];南华大学;2011年
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10 王湘予;智能安全监控系统的视觉跟踪技术的研究[D];河南工业大学;2011年
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