近岸海域運(yùn)動目標(biāo)檢測與跟蹤算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、我國是一個海洋大國，海岸線長，島嶼眾多，海防安全在國家安全局中具有十分重要的地位。但是，我國目前的海域防衛(wèi)能力與國家安全現(xiàn)實(shí)需要極不適應(yīng)，所以，建立一個海防可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，是解決當(dāng)前島嶼管理的一種有效手段。為了解決傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)難以處理復(fù)雜場景及復(fù)雜行為的問題，需要設(shè)計一套基于目標(biāo)跟蹤技術(shù)(行為分析)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中，目標(biāo)檢測與跟蹤技術(shù)是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心。本文重點(diǎn)研究近岸海域運(yùn)動目標(biāo)檢測與跟蹤的相關(guān)技術(shù)。
　　本文根

2、據(jù)近岸海域目標(biāo)圖像的特點(diǎn)（占據(jù)面積大、比較清晰）以及海面動態(tài)變化的復(fù)雜場景，并通過分析幀間差和背景差的特點(diǎn)，設(shè)計一種基于混合差分的目標(biāo)檢測算法來實(shí)現(xiàn)近岸海面運(yùn)動目標(biāo)的檢測。首先，對視頻圖像序列中連續(xù)三幀圖像運(yùn)用三幀差分法，求出目標(biāo)的運(yùn)動像素點(diǎn)及背景像素點(diǎn)；然后，只在得到的運(yùn)動像素點(diǎn)區(qū)域內(nèi)運(yùn)用背景差分，獲取目標(biāo)的運(yùn)動區(qū)域；最后，采用形態(tài)學(xué)處理方法對上述獲取的運(yùn)動區(qū)域進(jìn)行膨脹和腐蝕運(yùn)算，以提取完整的運(yùn)動目標(biāo)。
　　海面運(yùn)動目標(biāo)檢測是目

3、標(biāo)跟蹤的前提條件，也是必要步驟。目前，在圖像處理及計算機(jī)視覺研究領(lǐng)域已有許多目標(biāo)跟蹤算法，而由于粒子濾波算法具有可有效處理非線性和非高斯系統(tǒng)的特點(diǎn)，因此其被廣泛地應(yīng)用于目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域。
　　海面運(yùn)動目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中，海面背景的變化難以預(yù)測，目標(biāo)特征會隨時間變化，如顏色會隨環(huán)境光照而變化，目標(biāo)邊緣又易受背景邊緣的影響，因此，使用單個特征難以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤的魯棒性。為盡可能提高目標(biāo)跟蹤的準(zhǔn)確性和魯棒性，本文設(shè)計一種自適應(yīng)融合顏色和邊緣特征的

4、粒子濾波算法并將其應(yīng)用于海面運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤。課題從目標(biāo)的先驗(yàn)知識（顏色、邊緣特征）、系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移和目標(biāo)觀測模型等幾個方面介紹基于粒子濾波的目標(biāo)跟蹤算法，然后結(jié)合多特征自適應(yīng)融合策略實(shí)現(xiàn)基于顏色和邊緣特征自適應(yīng)融合的粒子濾波算法框架下的海面運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤，給出運(yùn)動目標(biāo)的跟蹤結(jié)果，并對該方法進(jìn)行性能分析。
　　最后，本文設(shè)計一套目標(biāo)檢測與跟蹤系統(tǒng)軟件，主要實(shí)現(xiàn)讀取視頻、目標(biāo)檢測、目標(biāo)跟蹤、繪制運(yùn)動軌跡等功能，目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤是該系