基于DSP的运动目标的检测与跟踪

论文摘要

运动目标自动跟踪是对运动目标检测、提取、识别和跟踪的技术，该技术是计算机视觉系统的核心，在军事、交通、生物、医学等多种领域得到广泛的应用。数字信号处理器（DSP）具有强大的数字信号处理能力，为实时图像处理算法的硬、软件实现提供了强大的支持，有效的克服了过去因运动目标跟踪算法运算量大，硬件实现复杂和投入成本高的问题。本文针对帧差法和背景减法、边缘分割的运动目标形状检测和运动目标颜色检测的算法，在TI ICETEK-DM642上进行一系列实验，并在此基础上分析、比较了帧差法在提取目标的不完整性、背景法适用场合的限制性、边缘分割后续提取目标中心的复杂性、颜色检测方法要完成在整个图片中搜索的特点，提出了一种形状检测和颜色检测相结合的运动目标检测算法，该算法是通过帧差法快速锁定目标的范围，运用基于YUV（亮度-色差）模型的运动目标颜色检测算法在小范围内搜索目标。通过TI ICETEK-DM642的实验验证，该算法可以快速有效的提取红球目标，受光线的影响很小。本文在建立双目模型的基础上，通过目标检测的结果，完成对运动目标重心特征的提取，并进行特征点匹配，得到了目标的三维坐标，计算出目标运动参数，驱动电机跟踪目标。以TI ICETEK-DM642和ICETEK-F2812平台为核心构建了运动目标检测与跟踪系统，在此平台上初步实现了对运动目标的跟踪实验，取得了阶段性的成果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的意义
• 1.2 运动目标检测与跟踪的研究现状和趋势
• 1.3 运动目标检测与跟踪所面临的问题
• 1.4 常用的运动目标检测与跟踪方法
• 1.5 基于DSP的运动目标检测和跟踪的特点
• 1.6 本课题的主要研究工作及组织结构
• 第二章 基于DSP的运动目标检测与跟踪的硬件及软件设计
• 2.1 硬件的特点
• 2.1.1 ICETEK DM642-PCI评估板的硬件结构
• 2.1.2 ICETEK F2812评估板的硬件结构
• 2.1.3 DM642板与F2812板的通讯
• 2.2 软件开发
• 2.2.1 CCS集成开发环境
• 2.2.2 应用软件开发流程
• 2.3 运动目标检测与跟踪系统的硬软件设计
• 2.3.1 硬件系统设计
• 2.3.2 软件系统设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 运动目标检测算法及实现
• 3.1 运动目标的形状检测算法及实验
• 3.1.1 相邻帧差法
• 3.1.2 背景减法
• 3.1.3 基于边缘的目标检测
• 3.2 运动目标颜色检测算法
• 3.2.1 RGB颜色空间
• 3.2.2 YUV颜色空间
• 3.2.3 基于YUV的运动目标颜色检测算法的实现
• 3.3 运动目标检测算法
• 3.3.1 图像预处理
• 3.3.2 运动目标检测算法
• 3.3.3 运动目标检测算法的实验
• 3.4 本章小结
• 第四章 运动目标定位算法及实现
• 4.1 摄像机成像模型
• 4.1.1 图像坐标系摄像机坐标系及世界坐标系
• 4.1.2 线性摄像机模型
• 4.2 摄像机标定
• 4.2.1 摄像头参数的标定
• 4.2.2 标定算法的实现
• 4.3 特征提取
• 4.3.1 常用特征
• 4.3.2 目标重心特征
• 4.4 特征点匹配
• 4.5 双目定位实验及结果分析
• 4.5.1 双目定位实验
• 4.5.2 误差分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 运动目标跟踪算法及实现
• 5.1 运动目标运动参数的获取
• 5.2 运动目标跟踪算法系统软件实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表论文