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基于B-Snake的运动目标追踪

作　者: 李肆鹏
导　师: 苏志勋
学　校: 大连理工大学
专　业: 计算数学
关键词: B-Snake模型 Velocity Snake模型 GVF Snake模型 光流
分类号: O235
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 275次
引　用: 1次
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内容摘要


序列图像中运动目标的检测与跟踪是计算机视觉和图像编码研究的主要内容,其实现涉及到图像处理,模式识别,自动控制,应用数学,人工智能等多个学科的知识,在机器人导航、智能监视系统、医学图像分析以及视频图像压缩和传输等领域中都有应用。 基于Snake模型(主动轮廓线模型)的目标跟踪是近十几年图像和计算机视觉领域的研究热点。因为Snake模型融合了待处理问题的先验知识和图像特征,所以有很高的实用价值。基于Snake模型跟踪方法大致可以分为两类:基于能量泛函的极小值方法和基于物理学的动态方法。本文就这两种方法进行了研究。 本文先介绍了一下Snake模型中所需要的数学,物理知识,然后介绍一下运动估计中的光流,然后是本文用到的Snake模型,包括B-Snake模型、GVF Snake模型、Velocity Snake模型。在基于物理学的方程进行动态跟踪的方法中,本文将动态Snake轮廓中的Velocity Snake模型中的轮廓曲线用B-样条曲线表示,结合物理学中的Lagrangian动力学方程,推导出一个新的B-样条主动轮廓线模型,即B-Snake模型。在基于能量泛函的极小值进行跟踪的方法中,本文采用B-Snake模型,结合GVF方法来使轮廓收敛到目标边界,同时引入光流来预测当前帧得到的轮廓在下一帧中的位置,这样可以处理可以避免当前后两帧运动目标发生较大位移时所发生的追踪错误问题。实验结果表明改进的方法可以有效地克服单纯用B样条主动轮廓线模型所带来的不足。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-14
  1.1 概述  10-11
  1.2 运动目标跟踪与检测的意义和研究现状  11-12
  1.3 本文的主要工作  12-14
2 预备知识  14-20
  2.1 变分法  14-15
    2.1.1 变分法中的基本定义  14
    2.1.2 Euler-Lagrange方程  14-15
    2.1.3 Euler-Possion方程  15
  2.2 哈密顿(Hamilton)原理  15-17
    2.2.1 位形空间、真实运动曲线和可能运动曲线  15-16
    2.2.2 完整有势系统的哈密顿原理  16-17
    2.2.3 一般完整系的哈密顿原理  17
  2.3 运动学中的拉格朗日方程  17-19
    2.3.1 有势系的拉格朗日方程  17
    2.3.2 一般形式的拉格朗日方程  17-18
    2.3.3 能量耗散体系的拉格朗日方程  18-19
  2.4 B样条曲线  19-20
    2.4.1 B-样条曲线的定义和性质  19-20
3 光流的理论及计算方法  20-26
  3.1 光流的概念  20
  3.2 光流的计算  20-26
    3.2.1 微分法  20-23
    3.2.2 区域匹配法  23-26
4 Snake模型的综述  26-38
  4.1 Snake模型的基本思想  26-27
  4.2 Snake模型的分类  27
  4.3 Snake模型的数学模型  27-30
  4.4 B-Snake模型  30-32
    4.4.1 一个简单的B-Snake模型  30-32
  4.4 GVF Snake模型  32-35
    4.4.1 GVF方法  33-35
    4.4.2 基于隐式迭代的快速多重网格GVF方法  35
  4.5 Velocity Snake  35-38
    4.5.1 主动轮廓线的拉格朗日动力学方程  36-37
    4.5.2 Velocity Snake  37-38
5 基于B-Snake模型的目标追踪  38-46
  5.1 基于B样条的Velocity Snake  38-42
    5.1.1 基于B样条的Velocity Snake模型中的动能：  39
    5.1.2 基于B样条的Velocity Snake模型中的势能：  39
    5.1.3 基于B样条的Velocity Snake模型中的阻尼能：  39-40
    5.1.4 基于B样条的Velocity Snake模型的方程  40-42
  5.2 引入光流的基于B-Snake的运动目标跟踪  42-46
结论  46-48
参考文献  48-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  50-52
致谢  52-53
大连理工大学学位论文版权使用授权书  53

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中图分类: > 数理科学和化学 > 数学 > 控制论、信息论（数学理论） > 模式识别理论
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