摘 要

本文主要针对计算机视觉领域中的运动目标追踪进行研究，是基于空间一致性的目标特征提取研究，然后实现对视频中运动物体进行检测和追踪。应用到的软件是matlab，应用的技术有帧间差分检测算法和MeanShift目标追踪算法，在算法的基础上编写出可以实现目标追踪的程序。

在当前这个社会的发展背景下，人们对于计算机视觉的研究已经非常的需要了，而对于计算机视觉领域中的目标追踪问题一直都是人们非常重视的一个问题。因此本文将针对这一热门领域进行研究。本文在研究过程中对于算法的选用非常重视，要结合自身的研究条件，和自身的研究方向，选用最合理的算法来实现整个程序的设计。本次设计的特色是可以对视频中目标的特征进行提取 ，然后自由地选择并标定视频中的运动目标，进而实现对该目标的追踪检测，这样使得该系统很灵活，方便。

本文最大的研究成果就是，可以实现对于视频中自己选定的目标进行追踪，一个视频中可能有多个运动的目标，而运动的目标会产生交错，本文就很好的避免了这一问题，由自己选择框定目标，然后实现对单个目标的追踪。同时也可以倒回去再框定其他的目标，真正实现自主选择性目标追踪，很有价值性。

关键词：计算机视觉；特征提取；目标追踪；MeanShift

Abstract

This thesis focuses on the research of moving object tracking in the field of computer vision, which is based on the spatial consistency of target feature extraction, and then detects and tracks moving objects in video. The software is applied to the matlab application, the technology frame difference detection algorithm and MeanShift target tracking algorithm, based on the algorithm can achieve the target tracking program to write.

In the background of the development of the society, people in the computer vision research is very necessary, for in the field of computer vision and target tracking is always a problem that people attach great importance to. Therefore, this paper will study this hot area. In the course of the research, the selection of the algorithm is very important. In order to realize the design of the whole program, the most reasonable algorithm should be selected according to its own research conditions and its own research direction. The characteristic of this design is to target video features can be extracted, then the free choice and calibration of moving targets in the video, and then realize the tracking to the target, so that the system is flexible and convenient.

The results of this study is the largest, can be achieved for the video in your selected target tracking, a video may have multiple moving targets, and the motion of the target will produce the staggered, very good to avoid this problem, frame the target selection by himself, and then realize the single target tracking. At the same time, it can be inverted and set other goals, and truly achieve independent selective target tracking, it is of great value.

Key Words：computer vision；feature extraction；Target tracking；MeanShift

目录

第1章 绪论 2

1.1 课题的研究背景及意义 2

1.2国内外研究现状 3

1.3本课题的研究内容以及研究计划 4

第2章 方案设计与算法选用 5

2.1 整体系统设计方案 5

2.2 算法的原理及选用 6

2.1.1 特征提取算法的原理及选用 6

2.2.2 目标追踪的算法原理及选用 8

第3章 具体算法的实现以及软件系统的设计 11

3.1算法的具体实现 11

3.1.1 帧间差分法的实现 11

3.1.2 MeanShift算法的实现 12

3.2软件系统的设计过程 14

3.2.1需求分析 14

3.2.2系统原理结构设计 15

3.2.3程序流程设计 16

第4章 系统运行调试结果 19

4.1视频帧处理运行结果 19

4.2视频目标检测及特征提取运行结果 20

4.3视频目标追踪最终结果 21

第5章 总结与展望 25

参考文献 26

致 谢 27

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

随着计算机科学技术的发展，计算机已经不是当初那种只是对数字进行运算的计算机器了，现在的计算机已经能够在视觉声音等多媒体领域以及更多更宽泛的领域应用了。而对于人而言，视觉无疑是一个杰出外界感知地球上所有事物的不可替代的一部分，世界上的事物五颜六色，丰富多彩，这都是人类通过视觉才能感知的，这也就逐渐的推动着这一技术不断发展为不可或缺的相当重要的领域^[1]。通过计算机视觉功能，人们可以看到以往所看不到事物，而且可以更加方便的不用现场就可以感知到某个事物的形态外观以及各种特性。这个领域被称为计算机视觉，是一门新兴的技术，它是在计算机技术、信息技术等技术领域中发展出来的一门十分火热且有价值的领域。计算机视觉的研究可以使得计算机拥有人的视觉能力，且不仅仅是人的视觉能力，要强于人类的普通视觉，不仅可以看到人眼可以看到的而且还可以看到人眼所看不到的事物，并且还拥有存储功能，这个存储功能是以数据资料多媒体的方式来存储的^[2]，不像人类的记忆那样存储，这样就十分方便人类来查看自己没能看到的事物。除了这些外，计算机对周围事物的认知能力也十分强大，不仅可以感知周围环境中物体的几何信息，而且还可以对它的运动信息进行存储分析以及理解和预测。

在过去的几十年里，人们一直在尝试着在计算机视觉领域中谋求更多的发展，其中就包括对于视频中运动目标的检测和追踪，这是一个极具挑战性的课题^[3]，因为在以前的技术中确实难以实现对与目标的准确追踪，而随着近些年科学家的研究以及先进技术的不断发展，也使得这个课题成为一个非常活跃的领域，人们以投入了更多的成本以及经历在这个领域中来并也取得了不错的研究成果。