基于视频序列的高原鼠兔检测与跟踪方法研究

发布时间：2018-05-26 07:54

本文选题：高原鼠兔 + 目标检测　；参考：《兰州理工大学》2016年博士论文

【摘要】：高原鼠兔是青藏高原以及邻近地区的主要生物灾害之一,要对高原鼠兔进行防治,就需要对高原鼠兔的数量、危害程度以及行为方式等进行调查研究。借助视频记录对高原鼠兔行为进行自动分析,可为高原鼠兔的调查研究与防治提供一种新的信息化的手段。快速、准确的目标检测和稳定的目标跟踪是视频序列中高原鼠兔行为自动分析的关键,由于高原鼠兔视频序列图像背景复杂、目标与背景颜色相近、运动随机等问题加大了目标检测和跟踪的难度。本文在前人研究工作的基础上,对视频序列中高原鼠兔的检测与跟踪方法进行研究,主要包括以下几方面的研究内容：首先,对常见的运动目标检测方法作了简要介绍,分析了各种方法的优缺点以及适应性。然后对常见的水平集图像分割模型做了介绍,在此基础上,针对局部二值拟合(LBF)模型在演化过程中极易陷入局部极小值的问题,引入图像形态学梯度信息,对LBF模型进行改进。针对改进的LBF模型分割视频序列图像时,仍需要手动设置初始活动轮廓曲线的问题,采用两帧帧差法,提取运动目标初始轮廓曲线,弥补了改进LBF模型需要手动设置初始活动轮廓曲线的不足。针对两帧帧差法检测运动目标时,仅依靠帧间运动信息,不能精确检测运动目标轮廓的问题,在两帧帧差法的基础上,借助图像分割技术,来实现对运动目标轮廓的精确提取。对视频序列中高原鼠兔检测的实验结果表明,该方法可以较为准确地实现运动目标的连续精确检测。其次,对运动目标跟踪的概念,分类以及分类特点进行了分析,重点介绍了确定性目标跟踪方法中的Mean-Shift跟踪方法,通过实验的方式分析了不同颜色空间和不同Mean-Shift跟踪实现形式对高原鼠兔跟踪的适应性。针对高原鼠兔跟踪中,目标与背景颜色相近场景下,颜色信息不具有足够的目标与背景区别力的问题,把纹理信息和颜色信息相结合,作为目标的表征方法,并把该目标表征方法引入到Mean-Shift跟踪框架下,得到一种新的目标跟踪方法。对视频序列中高原鼠兔跟踪的实验结果表明,该方法不仅可以准确、稳定地跟踪目标与背景颜色具有一定反差场景下的目标,而且对目标与背景颜色极为相近场景下的高原鼠兔跟踪也具有较强的稳健性。再次,对突变运动跟踪的基本理论进行了介绍,分析了突变运动的类型以及突变运动的跟踪方法。重点对马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法以及Wang-Landau蒙特卡罗(WLMC)方法做了说明。针对高原鼠兔跟踪中,目标运动的随机性和不确定性问题,提出了一种运动信息引导的高原鼠兔突变运动跟踪方法。通过运动信息来判断目标的运动模式,不同的运动模式采取不同的采样跟踪策略,提高了目标跟踪中采样的有效性。对突变运动视频序列中高原鼠兔跟踪的实验结果表明,该方法在保证高原鼠兔突变运动跟踪性能的同时,也改善了目标平滑运动的跟踪性能,提高了方法的鲁棒性。针对目标与背景颜色相近、目标运动随机的间题,把本文所提出的目标表征方法引入到运动信息引导的跟踪框架下,有效解决了目标与背景颜色相近以及运动随机场景下的高原鼠兔跟踪间题。最后,对时间序列的概念以及时间序列分析方法进行了分析,重点分析了小波神经网络用于非线性时间序列预测的可行性。构建了一个三层的小波神经网络模型,对高原鼠兔行为序列进行预测。预测结果表明,利用小波神经网络对高原鼠兔行为进行预测,具有较高的预测准确率。
[Abstract]:On the basis of the previous research work , this paper presents a new method for the detection and tracking of plateau pikas . This paper presents a method for tracking rabbit rabbit ' s mutational motion guided by motion information . The motion pattern of the target is determined by the motion information , and different sampling and tracking strategies are adopted to improve the effectiveness of the sampling in the target tracking . The experimental results show that the method can improve the tracking performance of the target smooth motion while ensuring the tracking performance of the target and background colors .
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41

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