复杂环境下运动人体检测与跟踪算法研究

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运动人体检测与跟踪技术是智能交通和计算机视觉领域的关键技术,近年来受到国内外学者的广泛关注与研究。运动人体检测与跟踪技术在电子监控系统、智能交通管理、军事等多个领域都有着广泛的应用。由于受到复杂场景下光照变化、遮挡等诸多因素的影响,现有的方法在实际应用方面还面临着许多困难,因此,研究可靠的运动人体检测与跟踪算法既具有挑战性,又有着重大的意义。本论文在研究了计算机视觉相关理论的基础上,对典型的运动人体检测与跟踪算法进行了分析,并提出了相关的改进算法。本文主要完成了以下研究工作:针对运动人体检测方面,提出了一种基于主成分分析梯度方向直方图(HOG-PCA)和GentleAdaboost分类器的快速运动人体检测算法。首先对图像进行分块,提取其多尺度HOG特征,然后使用主成分分析(PCA)方法对HOG特征向量进行降维,最后将HOG-PCA特征向量输入Gentle Adaboost分类器,实现目标的准确分类。相对于原始HOG特征提取方法,HOG-PCA能够有效的降低计算复杂度,而采用Gentle Adaboost算法进行分类器的训练能够有效的提高训练效率。实验结果表明,本文方法检测的错误率更低,同时具有较快的检测速度。针对运动人体跟踪方面,由于传统的Mean Shift目标跟踪算法在背景和目标颜色接近时鲁棒性较差,本文提出了一种融合纹理特征和颜色特征的改进Mean Shift算法。首先利用Kalman滤波预测出运动人体在下一帧的可能出现位置,然后运用改进的Mean Shift算法在此范围内进行搜索与目标匹配,由此可以获得较为准确的跟踪结果,运算量也会得到降低。适合在较复杂的场景中来确定运动人体在图像序列中的位置和大小。实验结果表明结合改进的Mean Shift算法和Kalman滤波在相同颜色干扰和运动人体速度较快时仍能有效的进行跟踪。
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