基于光流法的车辆检测与跟踪

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1、学校代码：10289分类号：TP391密级：公开学号：122030016江苏科技大学硕士学位论文基于光流法的车辆检测与跟踪研究生姓名王效文导师姓名林明申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业信号与信息处理论文提交日期2014年12月24日研究方向智能信息处理与系统论文答辩日期2015年3月19日答辩委员会主席张尤赛评阅人2014年12月24日分类号：TP391密级：公开学号：122030016工学硕士学位论文基于光流法的车辆检测与跟踪学生姓名王效文指导教师林明教授江苏科技大学二0一四年十二月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirements

2、fortheDegreeofMasterofEngineeringVehicleDetectionandTrackingBasedonOpticalFlowSubmittedbyWangxiao-wenSupervisedbyProfessorLinMingJiangsuUniversityofScienceandTechnologyDecember,2014江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要近年来，在智能交通领域中，基于视频的车辆检测跟踪已成为一个重要的研究方向。光流法在

4、视频运动分析等领域具有极其重要的基础地位，能得到目标详细的二维运动信息，但光流算法计算的不适定及不能实时运算等问题限制了其广泛应用，因此研究出一种能实时执行且精度较高的光流算法对推广此算法在实时领域的应用显得尤为重要。若能将实时光流技术应用于智能交通领域，对智能交通的发展也大有裨益。本文详细阐述、分析了微分光流法的基本原理，并据此提出了多帧光流模型和其线性化求解方法，简化了光流的求解过程并提高了其估算精度；选择GPU平台做算法移植，解决光流的实时计算问题；根据所得实时稠密光流给出了车辆检测跟踪方案。首先，时域相关性在视频分析中具有重要作用，但在估算光流时这一特性却很少被应用。针对这一情况，提出

5、在H-S光流模型基础上引入前向帧并加入时域相关性约束，从而构造出多帧光流模型。同时，针对能量泛函线性化求解过程异常复杂的情况，提出运用迭代重加权最小二乘法（IRLS）简化这一求解过程。其次，根据光流算法在像素间耦合性低这一特点，选择对其进行GPU平台移植。在计算统一设备(CUDA)架构下通过多线程并行执行方式同时对多个像素的光流值进行估算。在估算结果精度相当的情况下，在GPU上执行时间远小于CPU上执行时间。对于分辨率为640*480的视频图像可以达到实时性运算，能满足一般的应用要求。最后，给出一种改进的车辆检测跟踪方案。一方面，方案使用GPU平台计算所得实时稠密光流，相较于特征光流法和区域稠

6、密光流法，可获得更加准确的全局运动信息，相较于帧差法等运动检测算法，也能获得更好的运动目标提取效果；另一方面，方案根据光流场所得到的速度矢量对车辆帧间的位置进行预测和匹配，能够对车辆在跟踪过程中常见的状态变化进行判断和处理，在实验中取得了预期的效果。关键字光流；时域相关性；图像处理单元；实时性；车辆检测跟踪IAbstractAbstractRecently,vehicledetectionandtrackingbasedonvideoprocessingisamainresearchdirectionofIntelligentTransportation.Opticalflowcanbedef

7、inedasavelocityexpressionmethodintheimagingplaneanditplaysakeyandbasicroleinvideo-basedmotionanalysisbecauseofitsabilitytoobtainthedetail2Dmotioninformationofthemovingtargetsbetweentheframes.Butthepro