视频目标跟踪技术在多媒体教学中的应用与实现

论文摘要

目标跟踪的研究和应用是图像处理、计算机视觉和模式识别等领域的重要课题,它把图像处理、自动控制、信息科学等技术有机地结合起来,形成了一种从图像信息中实时地检测出运动目标、提取目标的位置信息并实时跟踪目标的新技术。目标跟踪技术广泛应用于科学技术、国防建设、航空宇航、医药卫生以及国民经济的各个领域。本文主要研究在多媒体教学中教师目标的自动跟踪技术,设计实现了一个课堂教学中教师视频目标自动跟踪系统。该系统按照功能划分为三个模块:跟踪、控制和录制模块。跟踪模块分别使用AdaBoost算法和CamShift算法来实现教师位置的初始化和后续跟踪。控制模块实现了两种方案:一种是通过串口通信获得教师讲课的位置信息,然后控制步进电机调整摄像头实现跟踪;另一种是通过USB接口接收位置信息和发送控制信号控制云台动作。录制模块通过DirectShow技术实现音、视、屏三路流媒体的文件写入。针对跟踪过程中由于教师目标本身色彩属性变化和环境中与肤色相似颜色的影响而跟踪失败的情况,本文提出了一种动态更新目标状态的方法,改进了跟踪效果。针对系统实现过程中的一些重点和难点问题,本文给出了相应的解决方案。实验结果表明,该系统既实现了教师目标的自动跟踪,同时也达到了多媒体教学堂件录制系统的实时性要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 课题国内外研究现状
• 1.3 本文工作与章节安排
• 第二章 课题相关技术综述
• 2.1 跟踪技术的对比研究
• 2.1.1 基于运动分析的目标跟踪方法
• 2.1.2 基于图像匹配的目标跟踪方法
• 2.1.3 红外跟踪原理
• 2.1.4 跟踪方法优缺点比较
• 2.2 控制技术介绍
• 2.2.1 串口通信与步进电机的工作原理
• 2.2.2 USB通信与云台控制原理
• 2.3 录制模块实现技术
• 2.3.1 DirectShow技术
• 2.3.2 Windows Media Format SDK技术
• 2.3.3 DirectShow抓图方法
• 第三章 系统总体设计
• 3.1 多媒体教学堂件录制系统结构
• 3.1.1 录制系统视频数据流处理流程
• 3.1.2 录制系统预览模式结构
• 3.1.3 录制系统采集模式结构
• 3.2 系统模块设计
• 第四章 目标跟踪系统实现
• 4.1 跟踪模块实现
• 4.1.1 跟踪模块具体需求分析
• 4.1.2 CamShift算法原理
• 4.1.3 CamShift算法初始化问题的解决
• 4.1.4 跟踪结果
• 4.2 控制模块实现
• 4.2.1 使用串口通信与步进电机实现摄像头控制
• 4.2.2 使用 USB 通信与云台控制摄像头实现
• 4.3 录制模块实现
• 4.3.1 录制文件的生成
• 4.3.2 Sample Grabber Filter的创建与Filter Graph的建立
• 4.3.3 运行Filter Graph
• 4.3.4 获取抓到的Sample数据
• 第五章 关键技术讨论与问题研究
• 5.1 跟踪失败问题的发现及改进方案
• 5.1.1 失败原因探究
• 5.1.2 使用更新目标状态的改进办法
• 5.1.3 使用RollBack修正办法
• 5.2 录制系统模式转换时目标跟踪的连续实现
• 5.3 串口通信分时与分屏发送跟踪结果的讨论
• 5.4 在C***View工程项目中使用串口通信的办法
• 5.5 Sample Grabber Filter使用方法讨论
• 5.5.1 缓冲模式使用方法与问题
• 5.5.2 SampleGrabber使用流格式的问题
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢