士兵射擊視頻對抗系統(tǒng)中運動目標(biāo)的捕捉與跟蹤.pdf

1、基于視頻流的運動目標(biāo)檢測與跟蹤是計算機視覺領(lǐng)域的重要研究熱點之一，主要利用數(shù)字信號處理技術(shù)、模式識別技術(shù)、人工智能理論和自動控制技術(shù)等，實現(xiàn)對運動目標(biāo)的形態(tài)捕捉和軌跡跟蹤。
　　一般的視頻流中運動目標(biāo)捕捉算法是基于靜態(tài)背景的，但在實際應(yīng)用中，運動目標(biāo)所處的場景往往受到光照變化、相機抖動等因素影響，場景環(huán)境較為復(fù)雜，本文研究的士兵射擊視頻對抗系統(tǒng)就是基于靜態(tài)的復(fù)雜背景，對士兵運動形態(tài)進(jìn)行捕捉與跟蹤。
　　本課題研究的士兵射擊視

2、頻對抗系統(tǒng)是指，將射擊場地分為左右兩部分，并且在場地前部各放置兩個工業(yè)攝像機實時記錄左右兩部分中士兵的運動軌跡和射擊情況，同時，在計算機終端，通過攝像機拍攝的視頻，能準(zhǔn)確、同步地捕捉和檢測出士兵的運動軌跡，并能獲取士兵是否被對方射中的信息，從而判斷士兵射擊對抗的結(jié)果。
　　運動目標(biāo)捕捉與跟蹤算法中存在的最主要的問題就是算法精度與實時性之間的矛盾。在本系統(tǒng)中，主要體現(xiàn)在系統(tǒng)需要實時反饋士兵目標(biāo)的清晰運動形態(tài)和原始圖像序列較大、處理速

3、度慢上。本文權(quán)衡了運動目標(biāo)捕捉與跟蹤算法的準(zhǔn)確性與實時性這對矛盾，利用士兵目標(biāo)只在某些特定的區(qū)域出現(xiàn)、背景場景中的其他區(qū)域是相對靜止的這一特點，在傳統(tǒng)的背景相減法基礎(chǔ)上，提出了“捕捉區(qū)域”的概念，即在背景圖像中獲取一個運動目標(biāo)可能會出現(xiàn)的區(qū)域，對運用背景相減法得到的當(dāng)前幀與背景圖像的差分結(jié)果，只搜索與捕捉區(qū)域中相對應(yīng)的非零像素點，以減少算法的計算量，保證系統(tǒng)的實時性和精確性。同時，對“捕捉區(qū)域”進(jìn)行優(yōu)化，利用Canny邊緣檢測和形態(tài)學(xué)處

4、理方法，獲得比捕捉區(qū)域范圍更小的“捕捉線”。針對捕捉線上存在噪聲的問題，從平面和時間兩個方面綜合考慮，去除噪聲，保留有用的目標(biāo)信息，進(jìn)一步提高算法的速度。
　　在獲得捕捉線后，針對當(dāng)前幀與背景圖像相減得到的差分圖像，只搜索與捕捉線位置相對應(yīng)的非零點，將搜索到符合的要求的非零點置于新圖像中;然后，對這些非零點進(jìn)行跟蹤，可以得到由這些跟蹤對象形成一個跟蹤區(qū)域，它包含所有已出現(xiàn)的運動目標(biāo)。其中，跟蹤區(qū)域是由若干灰度值不同的像素點組成的，