基于图像的移动目标跟踪与导航

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1、工程硕士学位论文基于图像的移动目标跟踪与导航作者姓名严娟工程领域控制工程校内指导教师苏为洲教授校外指导教师张一凡高级工程师所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2015年12月28日TrackingandNavigationofMobileTargetBasedonImageADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YanJuanSupervisor：Prof.SuWeizhouSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,Ch

2、ina：１０５６１分类号：ＴＰ３９１学校代号学号：２０１３２１０１巧５０华南理工大学硕±学位论文基丰图像的移动目标跟踪与导航、职称：苏为洲、教授作者姓名：严娟指导教师姓名工程领域名称：控制工程申请学位级别：工程硕±论文形式；□产品研发□王程设ｉ十团应用研巧□工程／项目管理□调研报告研巧方向：基于图像的移动目标跟踪与导航：月日论文提交日期心）辟倘４日论文答辩日期哈）：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期答辩委员会成员：＾主席：．、委贵；＿＾滯＿巧叫对入华南

3、憩工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的巧究成果。除了文中特别加臥梳注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体凸经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中臥明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承指。：日期作者签名：枉扣口－学位论文版权使用授极书＿本学位论文作者完全了解学按有关保留、使用学位论文的规定，即；研究生在校攻攘学位期间论文工作的知识产板单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家巧关

4、部ｎ或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论义）外；学校可臥公布学位论文的全、部或部分，可内容允许采印缩臥用影印或其它复制手段保存、汇编学位论纸一文。本人电子文论文档的内容和质的內容。相致：本学位论于文嬌□保。密，在年解密后适用本授权书垃不保密，同意在校固网ｈ发布，供校生巧内师与学校巧共协说享的单览；人交位浏同意将本学位论文提中圃学术期刊（光盛版）电子杂志社全ＣＮＫＩ文版和编入，出《中国知识资源总库》传疆学位论文的全部或部分的。容＂＂靖ｈ７在臥（相巧方枢内

5、打）Ｓ－：＾化作者签名口期；２／平一１：＾，指导教师签日２＾、４名＾＾期＾＾作者联：系电话：电子邮箱联：系地址（含邮编）摘要随着计算机视觉技术与数字图像处理技术的不断发展，基于视觉的移动目标跟踪技术在移动机器人、视频监控、航空航天等领域得到了广泛的应用，但是由于场景的复杂性及多变性，现有的跟踪算法都只适用于特定的实验场景，因此，研究目标的跟踪技术依然有着较高的实际意义。本文主要针对移动目标的检测和跟踪算法作了深入研究，并将提出的改进算法运用于多机器人协同围捕实验系统中，为机器人提供实时位置及导航信息。经

6、实验验证，该算法具有较好的实时性以及准确度。本文主要工作如下：首先，本文对常用的目标检测算法包括帧差法、背景建模算法和Grabcut图像分割算法进行了深入研究，并根据得到的实验结果针对Codebook算法提取出来的移动目标周围有阴影干扰的问题，提出了基于阈值的Codebook分割算法，改善了分割效果并提高了算法实时性。其次，研究了Camshift跟踪、Kalman滤波和基于压缩感知的压缩跟踪算法，并针对Camshift跟踪算法的不足，将Kalman滤波与Camshift跟踪算法相结合，提高了算法抗相同颜色干扰的能力。同时，本文还

7、对基于图像金字塔的中值光流跟踪算法进行了研究，这一算法在金字塔光流的基础上增加了前后向轨迹验证部分，具有实时性好，而且抗光照干扰能力强等优点。最后，对本试验平台的整体系统架构，包括软硬件平台和整体的工作流程，作了详细介绍。同时，由于本实验系统给移动机器人提供导航需要精确的目标位置，因此利用直接线性变换对相机标定得到内外参数，然后将目标的图像坐标转换为实际场景中的坐标位置。在实际系统应用时还存在图像频闪和相机重叠区域处理等问题，在经过一系列研究之后提出了适用于本实验平台的解决方案。经实验验证，本文所选择的Codebook背景建模检

8、测算法和基于图像金字塔的中值光流跟踪算法的实时性和准确度完全能满足实际系统的需要。关键词：目标检测；目标跟踪；Codebook；光流；机器人导航IAbstractWiththecontinuousdevelopmentofthecomputervisionand