基于EMD的目標跟蹤算法與實現(xiàn).pdf

1、中文摘要中文摘要中又摘斐目標跟蹤技術(shù)是計算機視覺領(lǐng)域中的熱門課題之一，目前該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于民用、軍用和工程等各個領(lǐng)域，本文主要研究基于EMD(EanhMover’sDistance)的目標跟蹤算法研究與實現(xiàn)。論文首先提出基于EMD的相似性變換和仿射變換跟蹤方法，該算法是對DEMD(Di骶rentialEMD)跟蹤算法進行的改進算法。原始的DEMD跟蹤算法將口標建模成直立的橢圓，儀粗略定位口標所在的位置不能準確跟蹤具有相似性變換或仿射變

2、換的口標。本文提出的算法首先根據(jù)相似性或仿射變換矩陣建?？跇耍缓笸ㄟ^優(yōu)化代價函數(shù)估計候選目標模型的相似性變換和仿射變換參數(shù)，從而實現(xiàn)跟蹤具有相似性變換和仿射變換目標的目的。該算法主要適用于跟蹤發(fā)生簡單幾何形變(如平移、旋轉(zhuǎn)、尺度和錯切等)的目標。若目標具有復(fù)雜形狀或目標形狀發(fā)生復(fù)雜形變時，簡單的幾何圖形已不能準確表達目標，為了進一步跟蹤具有復(fù)雜形變或復(fù)雜形狀的目標，論文提出基于EMD的偏微分方程跟蹤方法。算法首先建模目標的區(qū)域泛函，最

3、優(yōu)化區(qū)域泛函得到相應(yīng)的偏微分方程，然后求解偏微分方程得到最終的目標輪廓。論文提出的算法與傳統(tǒng)的基于Bhattacharry距離的偏微分跟蹤算法相比，具有對光照變化不敏感，允許部分匹配等特點。論文同時比較了在相同跟蹤框架下，采用兩種不同特征進行跟蹤的結(jié)果(sIFT特征和顏色特征)。一個完善的視頻跟蹤系統(tǒng)必須能實時準確地跟蹤目標才具有現(xiàn)實意義，基于EMD的偏微分跟蹤算法雖跟蹤效果很好，但計算EMD模型和偏微分方程均非常耗時，為了滿足跟蹤算法

4、的實時性，本文提出了基于GPU的并行EMD偏微分方程跟蹤算法。算法對比較耗時兩個部分(計算EMD和求解偏微分方程)使用GPU進行加速，實驗結(jié)果表明跟蹤時間大幅降低。關(guān)鍵詞：目標跟蹤；EMD；相似性變換；仿射變換；偏微分方程；GPu。■■舢JJJJJ圳fJJI『J|JJjIJJIffJJIJJIJJ||JJJJ洲Y2122700AbstractObiecttrackingisoneofthemostimportantdisciplines

5、incomputerVlslonandhaswidelvapplicationsinthe丘eldsofcivilian，militaryandengineeringThistheslsprima“1ystudiesobjecttrackingbasedonElⅥD(EarthMoVer’sDlstance)ThethesisnrstlyproposesEMDbasedsimila“tyandamnetransfonntrackmgme

6、thod，itisanimprovedalgorithmofDEMD(DifferentialEMD)TheoriginalDEMDalgorithmappearancesobjectusingaVerticaIellipse，itcan’ttrackIngslmllarltyoramneobjectTheproposedtrackingmethodaddressestheissueofthisproblem，1t6rstlymodel

7、ingobjectusingsimilarityandafhnematrix，optlmlzatlonthescorefunction，andmengettheobjectcontourThealgorithmismainlyappliedtotracklngsimplegeometricdefomlation(suchastranslation，rotation，scaleandshearing)objectsInordertotra

8、cktheob!jectwithcomplextransf0nnations，thetheslsproposestheEMDbasedPDE(panialdifrerentialequation)trackingmethodTheEMDbasedPDEtrackingalgonthm打rstlymodelingtheobjectbyregion如11Ctional，thenwede“VethePDEthatgovemsthecontou

9、rev01utionCoII]【paredwiththeBhattacharrydistancebasedPDEtrackingmethod，theproposedmethodisinsensitiVetoillumillationchanges，anda110wingpartofthematchInthethesis，wealsocomparedthetracklngresultsbetweentwodifrerentfeatures

10、(SIFTandcolor)inthesametrackingmethodAtrackingsystemmustbeabletotrackingthetargetreal—timeandaccuratelyAlthou曲thetracl(ingalgorimmworkswell，butthetrackmgtlme1sVerytime—consumingFordecreasingthetrackingtime，aparallelPDEtr

11、ackingmemodisproposed，andtheparaUelpartsincludecomputingEMDandPDETheexperimentshowsthatthetrackingtimeisdecreasedsignincantlyKeywords：Objecttracking；EMD；transfo衄ation；Partialdi仃erentialequations；GPUSimil撕tytransfomation；