收藏本站
《昆明理工大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

视频中对运动物体的寻找、跟踪及块匹配算法

蔡光程  
【摘要】: 运动目标的跟踪是视频处理的热点,随着视频压缩技术的逐渐普及,压缩视频格式目前已应用到科学研究、工农业生产、军事、公安、医疗卫生、教育等许多领域。在压缩视频中对运动物体跟踪成为新的研究方向,而新的研究方法必须根据压缩视频原理相应建立并充分利用压缩视频数据流中帧与帧的数据相关性,以流码的形式找出运动物体的数据流轨迹。 传统的目标跟踪常常在非压缩视频格式中,通过目标的颜色、几何形状的特征进行识别和跟踪,具体的跟踪方法可分四类:基于区域的跟踪、基于物体轮廓的跟踪、基于特征的跟踪、基于模板的跟踪~([17])。在MPEG-1、MPEG-2的标准下对运动物体进行跟踪,目前普遍采用的方法是解码I帧及P帧成普通的数字图像,并确定其需要跟踪的运动物体进行跟踪。而物体的形状、颜色、边缘等须通过学习的方法进行确定,由于形状随着物体的运动,可能会产生变形,这样对物体的各种将会出现的形状也需做出样本识别处理,同时颜色处于不同的光强度而不断变化,这些都给运动物体的跟踪带来巨大的困难。最简单的对运动物体进行跟踪的方法是采用相邻两帧相减的方法处理,该原理根据视频播放速度在25帧/S以上,在背景变化不大的情况下并且运动物体移动的相对位置很小,当采用相邻两帧相减时,背景能被相互消去,最终留下的显著区域即为运动物体所在的区域。缺点是该方法仅对背景变化不大且无其它运动物体与噪声干扰时处理较准确,这一理论已用在交通安全的监控中。 对于一些特殊的物体比如整个目标都是恒定色,而背景中又无这种相近颜色的物体,设置一个模板进行滤波,把该物体的三种颜色相近的像素点留下,其余点滤去,同时再作平滑处理去噪声,则在图像显著的颜色区域即能找出运动物体。物体的运动是相对于背景的,背景的不断变动对运动物体的搜索会带来极大的困难。目前有人研究一种视频跟踪方法,即反向跟踪方法,运动背景存在一定的速度,把该速度求出,对连续帧进行平移处理反向变换出静态背景,这样运动物体就可以确定,这种方法的计算量大且背景非匀速运动时容易出现误差。也有把运动物体进行分块处理再跟踪,即物体由n个不同相近颜色块组成,它们相对的几何位置组成一个代码排序,可以采用几何位置编码进行代数识别,比如物体由A、B、C、D四块组成,A在B的左边,在C的上边,顺时针是ABDC等,该运动物体经旋转,变大、变小均不改变其编码顺序。其缺点是颜色随运动的变化会丢失目标。 MPEG视频流由I(内帧)、P(预测帧)、B(双向预测帧)组成,为减少空间、时间的冗余,P帧的数据来自已经解压缩的I帧和P帧,B帧的数据来自已经解压缩的I帧和P帧或者P帧和P帧,这些需要解码的图像通过运动预测和(/或)补偿对P帧/B帧进行解码,P帧/B帧中每一个宏块的数据来自于最佳匹配的相应I帧和P帧或者P帧和P帧中,以及图像变化而必须的运动补偿。这就在视频显示系列帧中产生了数据相关性,帧中某一区域块(运动目标)由运动矢量相联系,根据这一特性,本文提出直接从MPEG数据流中寻找和跟踪运动物体的方法,充分利用压缩视频流的特点和内在数据相关性,提取每个块的运动补偿和运动矢量数据,并基于运动矢量的区域增长法寻找运动宏块,运动矢量的获得通过一个特定设置的统计滤波器,该滤波器主要应用于运动物体的边界宏块的运动矢量,运动轨迹由DCT变换的DC值和部分AC系数进行校正。该方法的优点在于充分利用压缩视频中帧与帧之间的数据相关性,跟踪时不用解码,能有效避开在不同光强度、背景变化较大、运动物体变形或被遮挡等传统物体跟踪方法不能解决的难点。该方法运算量小,实验结果较好。 在体育比赛中精确测量广告牌出现的数量对组织者或广告商都是一件很费力的事情。到目前为止,对特定广告出现时间的统计需耗费大量的人力和时间。在一场比赛中对每一个广告的出现时间及过程对广告商和厂家都是非常有价值的,它能为该广告做出合理的定价。在本论文中我们根据跟踪理论提出描述一种对商业广告在体育电视中的检索、跟踪和统计的系统,该技术基于已有的体育场和商业广告的先验知识,利用快速Hough变换和文本区域的几何特征从体育电视图像中萃取广告信息,根据广告牌的颜色或几何特征及Harris特征点和块匹配等综合技术对广告牌进行跟踪。实验显示,我们的技术对广告牌出现的统计可知其精确度达90%以上。而在网球比赛中,记分牌的出现、比分的改变及广告的出现是非常重要的事件,我们提出一种能够检索记分牌和广告块出现以及比分内容改变的方法,选择两种方法来定义记分牌和广告区域的样本,第一种方法通过人工操作建立样本库,第二种方法通过样本自我学习的方式来建立一个样本库和一个潜在样本库。同样通过简单的快速Hough算法获取一些潜在几何区域,用对二值图像的块匹配方法对潜在的矩形区域进行识别并把它分类变成几种比分板和广告块。 为了提高块匹配的精度,我们利用光学测量中所使用的数字散斑相关性对图像进行亚像素搜索进行数学理论的推导。根据相关函数近似于Gauss分布且具有单峰性这一特征,像素级的测量精度目前用逐点搜索法、十字搜索法、爬山法等。在工业测量中像素级的测量精度是远远不够,必须把测量精细到亚像素级。目前采用根据相关系数的单峰性近视满足Gauss分布的特征选取插值公式,直接对以最大相关系数为中心的相关系数矩阵进行插值,求出插值函数的最大值点并把它作为亚像素位移值,这种方法具有一定的抗噪能力及计算量小等优点。而梯度法是在连续的两幅变形前后的图像取相同的区域,通过直接建立的两个区域灰度差值与变形之间的关系式来求解位移场,该方法速度快,对微小变形来说效果较好。文献[83]提出基于微区统计相似特性的梯度法算法,该方法定义一个统计量并把该统计量的最小值或最大值作为亚像素位移。本文在数值理论的基础上提出数字散斑相关性在亚像素精度的一些问题,改进了十字搜索法、爬山法,从数学的角度推导出通过插值公式确定亚像素的位移值存在的问题,并比较几种计算亚像素方法的精度及稳定性,同时在离散状态下对这些方法的公式作了改进,在稳定性上能提高0.5%~20%,为今后合理有效地利用数字散斑相关性来进行工业测量打下基础。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 简龙晖,林碧森,刘宁,金观昌,姚学峰;基于小波变换的新型数字散斑相关方法[J];光学技术;2003年02期
2 张军,金观昌,马少鹏,孟利波;基于微区统计特性的数字散斑相关测量亚像素位移梯度算法[J];光学技术;2003年04期
3 朱中儒,张国平;数字散斑剪切干涉光学测距[J];广西科学;2001年03期
4 代红军,苏显渝;数字散斑时间序列相关三维面形测量方法[J];光学学报;2001年10期
5 林碧森,金观昌,姚学峰;正交小波变换在散斑图象相关计算中的应用[J];光子学报;2002年02期
6 李文举,梁德群,张旗,樊鑫;基于边缘颜色对的车牌定位新方法[J];计算机学报;2004年02期
7 邢延超,谈正;基于多阈值融合的图像分割[J];计算机学报;2004年02期
8 张继平,刘直芳;视频中运动目标的实时检测和跟踪[J];计算机测量与控制;2004年11期
9 蔡光程;MPEG视频中对运动物体的跟踪[J];昆明理工大学学报(理工版);2004年02期
10 郭荣鑫,杨邦成,蔡光程,李俊昌;亚像素位移插值计算方法的比较分析[J];昆明理工大学学报(理工版);2005年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘洪江;;《C程序设计》课程的教学研究和探索[J];阿坝师范高等专科学校学报;2006年S2期
2 朱汉云;蔡凤丽;;高动态下直扩信号的快速捕获[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年06期
3 谭海斌;房诚;王永红;;基于Matlab的数字散斑干涉图像处理[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年05期
4 白亚秀;杨小艳;;C语言教学思考[J];安康师专学报;2006年01期
5 白亚秀;刘俊伟;;C语言的自增自减运算符及应用[J];安康师专学报;2006年03期
6 柯晓华;;浅谈高校C语言程序设计课程教学[J];安阳工学院学报;2006年05期
7 刘大刚,王明年;数码摄像技术在隧道位移信息采集中的应用[J];地下空间;2004年03期
8 雷冬;王克峰;汤晓波;邵国建;;非均质岩体压缩破坏的数字图像相关研究[J];地下空间与工程学报;2011年06期
9 陈向伟,王龙山,刘庆民,崔治;基于CCD图像的圆度误差测量的研究[J];半导体光电;2004年04期
10 包立君;浦昭邦;唐文彦;;航空接插件线簧孔视觉检测系统的研制[J];半导体光电;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 雷冬;任青文;王山山;乔丕忠;;数字图像相关技术在拱坝冲击破坏模型试验中的应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 朱一玮;;基于色差分析的图像边缘跟踪改进算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 蒋薇薇;鲁昌华;郭铭铭;;改进的自适应开关中值滤波[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
4 张新洁;谢哲东;;用于精密位移测量的视频引伸计系统的研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
5 于瀛洁;刘祎庆;;数字散斑相关测量中的曲面拟合搜索方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
6 朱奎义;;车载式钢轨断面动态测量装置[A];发展重载运输技术适应经济社会建设——铁路重载运输货车暨工务学术研讨会论文集(工务部分)[C];2011年
7 贾永红;邹勤;杨柏林;;基于数学形态学的测试卡图案识别方法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
8 周庆;;北京市政务版电子地形图的更新方法探讨[A];数字测绘与GIS技术应用研讨交流会论文集[C];2008年
9 翟亮;唐新明;张过;祝小勇;吴晓良;;遥感影像压缩质量评价的研究及应用[A];中国测绘学会九届四次理事会暨2008年学术年会论文集[C];2008年
10 何平安;郭定一;张明建;万来毅;龚辉;林介帮;;基于图像处理的钢坯侧面形状检测系统[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
3 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
4 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
5 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
6 陈鹏;目标跟踪与背景减除算法研究[D];浙江大学;2010年
7 王选贺;跨摄像机多人体目标的跟踪研究[D];浙江大学;2011年
8 曹建伟;直拉式单晶硅生长炉的关键技术研究[D];浙江大学;2010年
9 邓冰;遥感影像信息度量方法研究[D];武汉大学;2009年
10 易学锋;单反数码相机精密位移测量研究[D];武汉大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 朱正强;车标识别的关键技术研究[D];辽宁师范大学;2010年
4 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
5 韩亚丽;图像精密测量算法研究[D];郑州大学;2010年
6 杨维洲;基于数学形态学和亚像素提取的图像检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王勇;运动背景下的目标检测算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 曹晖;运动多目标检测与跟踪算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 刘运杰;基于粒子滤波器的目标跟踪算法研究[D];大连理工大学;2010年
10 薛信庆;采用结构光方法实现动态目标的三维轮廓重构[D];大连理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁旭东,范厚彬,潘一山;地震包体形成的塑性应变梯度理论[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);1999年06期
2 简龙晖,林碧森,刘宁,金观昌,姚学峰;基于小波变换的新型数字散斑相关方法[J];光学技术;2003年02期
3 张军,金观昌,马少鹏,孟利波;基于微区统计特性的数字散斑相关测量亚像素位移梯度算法[J];光学技术;2003年04期
4 郝煜栋,赵洋,李达成;非线性小数重合法及其在轮廓测量中的应用[J];光学学报;1999年11期
5 任守强,方强;用于动态测量的双通道光学相位测量轮廓术[J];光学学报;1997年04期
6 周灿林;频域数字散斑相关法对双材料界面裂纹的研究[J];光子学报;2000年06期
7 林碧森,金观昌,姚学峰;正交小波变换在散斑图象相关计算中的应用[J];光子学报;2002年02期
8 李善祥,孙一翎,李景镇;数字散斑相关测量中亚象素位移搜索的曲面拟合研究[J];光子学报;1999年07期
9 伍小平;实验力学中现代光学方法的发展与应用前景[J];机械强度;1995年02期
10 汪亚明,黄文清,周海英;动态图像序列中的运动目标检测[J];计算机测量与控制;2003年08期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡光程;MPEG视频中对运动物体的跟踪[J];昆明理工大学学报(理工版);2004年02期
2 汪嵬;;飞逝的精彩 玩转追随拍摄[J];移动信息;2010年09期
3 张才根;自动监测运动物体的红外探测系统[J];应用光学;2000年S1期
4 徐俊红,李金,丛望,张建兵;基于静态背景下的视频多目标运动物体的提取[J];应用科技;2005年03期
5 臧卫东;;运动物体首尾识别程序的设计[J];上海船舶运输科学研究所学报;1983年01期
6 李金海;能够识别运动物体并进行追踪的自动装置[J];机器人;1983年05期
7 施柏煊,黄晓,殷浩;数字图像处理技术应用于微小运动物体状态监控的研究[J];光学仪器;1997年S1期
8 李勃,陈启美,王颖健;路况监控图像预警处理算法实现[J];公路交通科技;2004年12期
9 罗涛;头肩视频图像的运动物体自动提取[J];北京大学学报(自然科学版);2000年05期
10 周小清,邬云文;运动物体的状态表示与状态预测[J];吉首大学学报(自然科学版);2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李晋武;张娟;邹丽晖;;含运动物体的运动场景模糊图像恢复方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
2 万德成;;含运动物体黏性流场的数值模拟[A];第二十届全国水动力学研讨会文集[C];2007年
3 廖冬初;丁稳房;李静;章穗;;一类运动物体定长切割随动控制系统的设计[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年
4 孙仁;;运动着的非圆物体与振动物体之间的水动力相互作用[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 沈模卫;周吉帆;梁君英;;运动物体的位置知觉并非空间平均的结果[A];第十一届全国心理学学术会议论文摘要集[C];2007年
6 侯景忠;杨帆;马德新;于虹;尹惠玲;;智能监控系统中运动物体的检测与提取[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
7 郑康平;徐湘赣;王战军;杜志京;;模拟仿真系统中运动物体的碰撞检测算法[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
8 孙仁;章家骅;;三个物体之间水动力相互作用的理论研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
9 宓宁;段晓辉;;一种跟踪和识别运动物体的新算法[A];第三届全国数字成像技术及相关材料发展与应用学术研讨会论文摘要集[C];2004年
10 冯柏林;李卫东;马银华;;外伤性气颅的CT诊断与临床[A];2002年全国医学影像技术学术会议论文汇编[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 侯钦孟;运动物体的拍摄[N];中国老年报;2001年
2 郭强;初中物理课中的观察[N];甘肃日报;2008年
3 刘全恩;降耗技术获突破等离子应用将更广泛[N];中国电子报;2008年
4 高建敏;创立崭新理论 解答古老难题[N];科技日报;2009年
5 陈祥和;设计更大、更好的液晶电视困难重重[N];电子资讯时报;2007年
6 滕小林;宝宝怕噪音[N];保健时报;2003年
7 华威;了解你的相机:提高篇[N];中国摄影报;2006年
8 晓五;为什么会晕车[N];中国机电日报;2000年
9 郑涛;定格动体[N];中国摄影报;2010年
10 蓝色阳光;数码相机追随拍摄指南[N];中国计算机报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘敏;视频序列中运动物体检测算法研究[D];华中科技大学;2013年
2 刘永久;基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究[D];中国科学技术大学;2014年
3 洪方文;自由面附近运动物体流场的数值与试验研究[D];中国船舶科学研究中心;2001年
4 张鹏林;复杂场景视频序列图像运动物体提取方法研究[D];武汉大学;2005年
5 饶云波;夜间视频增强的关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
6 张启灿;动态过程三维面形测量技术研究[D];四川大学;2005年
7 胡而已;运动物体三维形貌测量方法与实验系统研究[D];华中科技大学;2009年
8 刘剑明;可压缩流体计算中的浸入边界方法及其应用[D];南京航空航天大学;2010年
9 曲昭伟;混合交通视频检测算法研究[D];吉林大学;2009年
10 张晓玲;远距离运动物体动态参数测试技术的理论和实验研究[D];天津大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李妲;视觉参与程度对不同速度运动物体表象准确性的影响[D];首都体育学院;2012年
2 陈龙;监控视频运动物体元数据并行提取系统研究[D];华中科技大学;2013年
3 何娜;视频监控中运动物体自动跟踪技术的研究[D];南华大学;2010年
4 陈祥虎;智能视频监控中的运动物体检测与跟踪算法研究[D];南京邮电大学;2011年
5 万婷;基于双目视觉的运动物体三维轨迹重建研究[D];西南大学;2013年
6 张家威;基于DSP的运动物体实时跟踪系统研究[D];长春理工大学;2012年
7 杨明明;基于DirectShow的数字视频监控报警系统的研究与设计[D];武汉理工大学;2010年
8 龙成;基于DAVINCI平台的运动物体捕捉系统研究[D];西南交通大学;2013年
9 张科;嵌入式运动物体自动跟踪视频监控器的设计实现[D];西南交通大学;2010年
10 石文成;基于图分割的运动物体前景检测算法的研究[D];电子科技大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026