多解點跟蹤和軌跡識別算法的研究.pdf

1、多觸點技術(shù)(Multi-Touch Techniques)是一種新興的人機交互技術(shù),它是采用人機交互與硬件設(shè)備共同實現(xiàn)的技術(shù),能在沒有傳統(tǒng)輸入設(shè)備(如:鼠標、鍵盤等)通過人的手指、手勢和其他外在的物理物直接與計算機進行交互。實現(xiàn)多觸點技術(shù)的難點在于觸點的跟蹤和觸點運動軌跡的識別。就多觸點的跟蹤而言,可以對應(yīng)為多目標的跟蹤,盡管前人們已經(jīng)對多目標的跟蹤提出過多種算法,但在實際應(yīng)用中仍然存在跟蹤穩(wěn)定性差,跟蹤耗時長等不足。因此,本文試圖在前

2、學(xué)者工作的基礎(chǔ)上,通過對觸點檢測,預(yù)測跟蹤、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和軌跡編碼的研究,試圖探索出符合本文的多觸點跟蹤和軌跡識別方法,并期望在此基礎(chǔ)上增強對算法的理解以及改進。
　　 本文多觸點的跟蹤和軌跡識別過程主要分為四個主要步驟:圖像序列預(yù)處理、觸點的檢測、觸點的跟蹤和軌跡的識別。具體工作如下:
　　 (1)圖像預(yù)處理和觸點檢測的研究。圖像預(yù)處理和觸點檢測結(jié)果的好壞,直接影響了跟蹤的效果。在檢測環(huán)節(jié),本文研究了幀間差分法、背景差分法

3、和光流法,并相應(yīng)的做了對比實驗。根據(jù)實驗效果選取了背景差分法。并對觸點檢測中,受陰影干擾而影響跟蹤穩(wěn)定性這個問題,提出改進,取得了良好的實驗效果。
　　 (2)觸點的跟蹤。學(xué)習現(xiàn)有的跟蹤理論,重點研究了基于Kalman預(yù)測-跟蹤的方法。在研究多觸點之前,研究了基于Kalman預(yù)測的單觸點跟蹤,指出Kalman濾波在多觸點跟蹤中的不足,提出基于Kalman預(yù)測與K-近鄰數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的跟蹤方法,保證了跟蹤的連續(xù)性。并且對于多觸點間的匹配

4、定義了一種規(guī)則。
　　 (3)深入研究了隱馬爾可夫模型的三大經(jīng)典算法,指出了隱馬爾可夫模型算法在應(yīng)用中的一些問題,及針對這些問題所提出的改進方法。
　　 (4)軌跡的識別。根據(jù)觸點軌跡的特點,結(jié)合現(xiàn)有資料,把夾角量化編碼和方向矢量應(yīng)用在軌跡的編碼上,并針對軌跡的復(fù)雜程度建立了相應(yīng)的HMM模型。并根據(jù)訓(xùn)練樣本對模型參數(shù)進行了改進,使之更好的符合實際情況。最后計算測試樣本對于各個模型的最大似然概率,選取最大概率值對應(yīng)的軌跡模