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视频序列中人体运动目标的检测与跟踪研究

第23卷第4期   2006年4月  计算机应用与软件

ComputerApplicationsandSoftwareVol123,No.4

Apr.2006

视频序列中人体运动目标的检测与跟踪研究

魏娟丽 翟社平 王万诚

1

2

123

(西安体育学院计算机教研室 陕西西安710068)

(西安交通大学计算机系 陕西西安710014) 3(广东外语外贸大学 广东广州510420)

摘 要  提出一种视频序列中人体运动目标的精确检测、提取以及跟踪算法。该算法采用帧间差阈值法(简称TIFD)实现快速精

确地检测和提取目标,使用扩展的Kalman滤波器预测运动目标下一时刻可能处于的区域,缩小了目标跟踪时的搜索范围。充分利用运行目标检测的结果,提高了目标的匹配效率及跟踪速度。同时给出了相应的实验结果,结果表明方法是比较实用的,能满足人体运动分析的基本要求。

关键词  运动目标检测 目标跟踪 Kalman滤波器

RESEARCHFORDETECTINGANDOTION

TARGETINVID  WangWancheng

23

123

XiπanPhysicalEducationInstitute,XiπanShaanxi710068,China)

(DmentofComputer,XiπanJiaotongUniversity,XiπanShaanxi710014,China)(GuangdongUniversityofForeignstudies,GuangzhouGuangdong510420,Chian)

Abstract  Humanmotionanalysis,oneofthefrontporchorientationdrawingmuchattentionsinrecentyears,isaveryactivebranchofim2ageprocessingandcomputervisionterritory.Video2basedhumanmotion,namely,trackingcapturingandanalysinghumanmotioninvideo.Hu2manmotionisnon2rigidobjectmotionandnonlinear.Ithaspotentialresearchvalueandapplicationprospect.Thebroad2jumpplayersinthelisteyevideofrequencyaresettobetheresearchobject,ahumanmotionanalysissystemiscompleted.Keywords  Humanmotiontargetdetecting Humanmotiontracking KalmanFilter

1 引 言

人体运动分析是当代生物力学和计算机视觉相结合的一项

重要技术。它在智能监控、人机交互、运动分析和虚拟现实等领域都有着广泛的应用。例如,在生物力学研究中,结合机器人机构学、运动学、动力学、人体解剖学、外科学(特别是骨科)、摄影测量学、测试技术以及计算机辅助设计等多方面的知识,根据人体运动解剖的生理特点,对人体某些部分或整体建立适当的模型,运用各种测试手段精确测量人体在运动过程中的位移、速度、加速度、相互作用力等运动特性,并以所建立的模型为基础对其进行分析和处理,最终获得有关人体运动的有用信息。为了获得人体在运动过程中以及在人机工作环境中的各种数据,就必须使用相应的测试系统,捕获视频序列图像,分割图像中的运动目标以及人体部位并在图像序列中跟踪分析感兴趣的目标甚至部分关节运动,建立人体的几何模型、2D/3D运动以及部分关节运动曲线。因此视频序列中人体运动目标的检测与跟踪已成为当前人体运动分析领域研究的一个热点。

首先利用CCD摄像机将人体运动序列图像采集到计算机硬盘;其次对这一序列图像通过帧间差阈值法(简称TIFD),利用视频序列相邻帧的强相关性进行变化检测,进而通过对变化图像的滤波确定运动目标。然后利用一种快速的目标跟踪算法,该算法使用扩展的Kalman滤波器预测下一时刻目标可能出现的位置,使用IIR滤波器完成对目标运动速度的修正,缩小目标搜索范围,并且充分利用目标检测的结果信息,简化目标匹配算法,从而实现目标的快速跟踪。

3 视频序列中人体运动目标的检测与分割

运动目标检测与分割是指检测并提取视频序列中与背景存在相对表现运动的运动前景目标,并根据灰度、边缘、纹理等二维图像特征将运动前景步分割为若干独立目标。

检测序列图像中运动目标的最简单的方法是帧间差阈值法,它速度快,易于硬件实现,已得到广泛应用。近年来,人们将帧间差阈值法和其它运动分析方法结合,取得了很好的效果。

假设用于获取序列图像的摄像机是静止的前提下,检测运动目标的最简单的方法是帧间差阈值法。假设运动物体为刚

收稿日期:2005-03-25。魏娟丽,讲师,主研领域:计算机应用

2 研究对象和方法

本文主要对单目视频中的人体跳远运动进行检测和跟踪。

研究。

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