空间运动目标轨迹跟踪系统的研究

展迅速的学科，八十年代以来， 计算机视觉的研究已 经历了从实险室走向实际应
用的发展阶段。从简单的二值图像处理到高分辨率多灰度的图像处理， 从一般的 二维信息处理到三维视觉机理以及模型和算法的研究都取得了很大的进展。
随着科学技术的发展， 计算机视觉的应用范围日 益扩大， 无论是生物视觉还
是计算机视觉系统， 其最终目的都是要帮助较大的系统来完成它的职责． 计算机
和预测运动目 标的各种行为， 从而自 动得实现场景中的跟踪报警等各种人们所期
望的 目的。
目前国内外关于运动轨迹跟踪的研究有很多，而且也已经取得了不错的成 果。 但是就其适用性来说， 还很难找到一个适用性比 较广的方法， 而且大多数运
动跟踪系统价格都比较昂贵，算法方面还不是很优化。 本文首先提出了一种基于自 适应混合模型多目 标运动检测的算法， 在此基础
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浙江大学硕士学位论文
第一章 绪论
互 ． 课题背景和意义 １１
人工智能从上个世纪到现在一直受到世界各国的高 度重视， 人工智能也称机
器智能， 它是计算机科学、控制论、 信息论、神经生理学、心理学、语言学等多 种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统的角度出发， 人工智能是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统， 来模拟人类智能活动的 能力，以延伸人们智能的科学。
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计算机视觉已 成为人工智能领域最热门的竞争课题之一， 它和专家系统、自 然语言理解一起成为人工智能最活跃的三大领域，是实现工业生产高度自 动化，
机器人智能化，自 主车导航，目 标跟踪，以及各种其它工业检测、医疗和军事应
用的核心内容之一， 也是实现机器智能化的关键因素。 计算机视觉是指用摄像机 和计算机代替人眼对目标进行识别、 跟踪和测量等。 计算机视觉是一门新兴的发
的信息， 最符合人们的观察习惯， 因此许多先进的监控系统都利用视频信号进行 监控， 不仅检测灵敏度高， 而且便于记录和观察现场信息。 而传统的视频监控及
报警联网系统采用红外线探测器装置， 靠感应热能的 变化来探测侵入者， 将侵入
者发出的红外线能量转化为报警控制信号。 由于这种系统技术上存在的局限， 所
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摘要
随着科技的发展， 计算机视觉己 成为前沿科学最热门的课题之一， 而且也己
经越来越多的进入人们的生活。 智能视频监视是计算机视觉的重要组成部分， 其
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核心就是在不需要人为干预的情况下， 通过对实时场景中的情形进行实时处理，
提取得到场景中运动目标的形状、 位置、 颜色等信息， 并在此基础上分析、 判断
达到特定的目 可靠性和精度是跟踪过程中的两个重要指标。 的， 运动目 标的检测
和跟踪技术随着人们对图像由 低级到高级的认识而发生变化， 在军事、 国防、 工
业过程控制、医学研究、交通监控、飞机导航等领域有着广泛的应用前景。
夸． １２现有研究状况
视频监控系统的发展大致经历了三个发展阶段：
移， 给出运动目 标速度、 加速度等运动参数， 从而达到改善运动目 标的运动环境
等目的。 利用图像捕捉并跟踪我们感兴趣的运动目 形成运动目 标， 标的序列图像 由于比静止目 标的一帧图像提供了 更多的有用信息， 使得我们可以利用序列图像 检测出在单帧图 像中很难检测出的目 标信息。 在复杂背景下对运动目 跟踪以 标的
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的跟踪。 第三， 本文搭建了一个实时跟踪运动目 标的系统， 并进行了反复的实验。
在对多个实际 场景中的视频序列的实验中， 该系统显示了很强的适应性， 而
且具有很好的实时性，能基本处理 日常中所遇到的各种情况。
关键词： 串口 通信，云台，高斯模型， 模型更新， 运动区域匹配，目 标分离，
运动跟踪
上采用腐蚀和膨胀的方法， 比较精确地分割提取前景目 然后采用描绘前景目 标， 标重心点的方法实现对运动目 标轨迹的记录和跟踪。 标跟踪时， 在目 针对目 标遮 挡引起的各种可能情况进行了分析， 引入了对运动目 标的可靠性度量， 增强了目 标跟踪的稳定性和可靠性。 其次， 运动目 当 标超出当前监视场景时， 本文通过串 口 通信控制前端云台的控制， 进而实现摄像机的转动， 实现对运动目 标所在区域
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以 大多只能用于 现场监视。 报警网 联网 络虽然能进行较远距离的报警信息传输， 但传输的报警信息简单， 不能传输视频图像， 从而无法及时准确地了 解事发 现场 的 状况。 在现实生活中 许多场合， 特别是像银行、 力等分布式管理的 电 行业， 远 距离监控是行业管理的必要手段。 此， 因 智能视频监视系统的 产生极大地满足了
视觉经过人们的不断努力， 经日 已 益成为一门应用广泛的综合性学科。 计算机视
觉技术涉及现代传感技术、 图像处理与模式识别技术。 随着计算机技术水平的提 高以及图像处理、 人工智能和神经元网络等相关学科的发展， 计算机视觉领域也 正在迅速发展，日益成熟，逐渐应用于医学、商业安全、军事和工业等领域。
智能视频监视作为计算机视觉中的一个重要部分， 主要是实时地观测被监视 场景的运动目 并且分析描述他们的运动行为。 标， 视频信号含有极其丰富、 直观
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这种需求 。
运动目 标的检测跟踪技术是智能视频监视系统的核心，是一项融合图像处
理、 模式识别、 人工智能、自 动控制等多种不同 领域先 进成果的高技术课题， 是
实现智能机器人和智能化武器等的 关键技术之一。 运动目 标跟踪的目 的就是通过
对摄像机拍摄到的 序列图像进行分析研究， 计算出 运动目 标在连续帧图 像中的 位