基于OpenCV的红外运动目标检测与跟踪算法研究及实现

论文摘要

红外成像技术是依靠被动接收目标的红外辐射来工作的,它具有全天候、隐蔽性好等优点。随着红外成像技术的不断发展,红外成像系统已被广泛的应用于红外精确制导、预警、视频监控、搜索和跟踪等多种军事及民用领域。基于红外成像的目标运动检测与跟踪,作为上述领域的一项重要技术,具有十分重要的地位,在军用和民用领域都具有广阔的应用前景。本文围绕红外运动目标的检测与跟踪算法及其实现进行了探讨和研究,同时兼顾彩色视频目标的检测与跟踪技术研究。首先详细介绍了各种目标检测与跟踪算法的原理及其实现方法,对比了其优缺点,并根据实际需要,通过图像预处理与检测算法的组合对某些算法进行了优化。然后在此基础上利用MFC开发了一款基于OpenCV的运动目标检测与跟踪软件。该软件实现了帧差法、背景估计法、混合高斯建模法这三种检测算法,以及Kalman、Camshift两种跟踪算法。为了详细说明该软件,本文还介绍了其总体结构和各项功能。最后,对软件的运行过程和结果进行了分析,并对检测与跟踪算法从主观和客观两个方面进行了评价。这对于红外目标检测与跟踪的实际应用是很有意义的,对“超低空弱小目标检测、识别与跟踪技术”等相关课题的预研工作也有一定的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 本文研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 目标检测和跟踪技术的发展历史
• 1.2.2 目标检测和跟踪算法的研究现状
• 1.2.3 各种算法的比较
• 1.3 本文主要工作
• 2 理论基础
• 2.1 红外成像描述
• 2.2 红外图像处理
• 2.2.1 图像平滑处理
• 2.2.2 数学形态学处理
• 2.2.3 图像阈值分割
• 2.2.4 颜色模型
• 2.3 红外运动目标检测和跟踪的基本图像处理过程
• 2.3.1 目标图像预处理
• 2.3.2 目标图像分割
• 2.3.3 目标跟踪
• 2.4 本章小结
• 3 运动目标检测与跟踪算法
• 3.1 运动目标检测算法
• 3.1.1 帧差法
• 3.1.2 背景估计法
• 3.1.3 混合高斯建模法
• 3.2 运动目标跟踪算法
• 3.2.1 Kalman跟踪
• 3.2.2 Camshift跟踪
• 3.3 本章小结
• 4 基于OpenCV的红外运动目标检测与跟踪软件设计
• 4.1 OpenCV介绍
• 4.1.1 概述
• 4.1.2 OpenCV基本数据类型简介
• 4.2 MFC介绍
• 4.2.1 应用程序结构类
• 4.2.2 窗口类CWnd以及对话框类CDialog
• 4.3 红外运动目标检测和跟踪软件设计
• 4.3.1 开发环境设置
• 4.3.2 软件总体结构
• 4.3.3 软件功能介绍
• 4.4 软件运行过程及算法评价
• 4.4.1 帧差法运行过程及结果分析
• 4.4.2 背景估计法运行过程及结果分析
• 4.4.3 混合高斯建模法运行过程及结果分析
• 4.4.4 Kalman跟踪算法运行过程及结果分析
• 4.4.5 Camshift跟踪算法运行过程及结果分析
• 4.4.6 算法评价
• 4.5 本章小结
• 5 结束语
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 有待进一步解决的问题
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献