电子学报 ›› 2015, Vol. 43 ›› Issue (7): 1257-1265.DOI: 10.3969/j.issn.0372-2112.2015.07.002

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基于双时间尺度运动分析的户外小目标跟踪

叶喜勇1,2, 陶霖密1, 萨如汗3   

  1. 1. 清华大学计算机科学与技术系, 北京 100084;
    2. 海军大连舰艇学院航海系, 辽宁大连 116013;
    3. 纽约州立大学布法罗分校计算机系, 纽约布法罗 14260
  • 收稿日期:2013-12-30 修回日期:2014-11-12 出版日期:2015-07-25 发布日期:2015-07-25
  • 作者简介:叶喜勇 男,1976年4月出生,浙江省台州人.1994年和2001年于海军航空工程学院通信与信息工程系获得工学学士学位和工学硕士学位,现为在读博士研究生,从事目标检测、跟踪和识别技术的研究. E-mail:xiyong.ye@qq.com;陶霖密 男.清华大学计算机科学与技术系副教授.1986年于浙江大学获生理学学士学位,1991年在中国科学院生物物理所获认知学硕士学位,2001年于清华大学计算机科学与技术系获计算机应用工学博士学位,主要研究方向为计算机视觉与人机交互,并开展了分布式机器视觉理论与系统、二维、三维非刚体运动估计与跟踪、情感计算、脑机交互等方面的研究. E-mail:linmi@mail.tsinghua.edu.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No.20121302251);国家863高技术研究发展计划(No.20131860089)

An Outdoor Small Target Tracking Method Based on Duo Temporal Scale Motion Analysis

YE Xi-yong1,2, TAO Lin-mi1, SA Ru-han3   

  1. 1. Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China;
    2. Department of Navigation, Dalian Naval Academy, Dalian, Liaoning 116013, China;
    3. Department of Computer Science and Engineering, State University of New York at Buffalo, Buffalo, NY 14260, USA
  • Received:2013-12-30 Revised:2014-11-12 Online:2015-07-25 Published:2015-07-25

摘要:

根据人类视觉发现并跟踪目标的原理,提出了一种基于双时间尺度信号分析的户外小目标跟踪方法.在短时间尺度信息分析中,通过时空联合滤波,滤除运动前景信息中的瞬时随机噪声,提取高置信度候选运动小目标信息;在长时间尺度信息分析中,通过分析背景运动和目标运动的运动特性,提出了小目标运动轨迹平滑性约束条件,基于目标的运动信息和姿态信息构建了能量函数,利用基于全局优化的Viterbi快速算法在长时间尺度上实时求解目标运动的时空三维轨迹.不同场景条件下远程小目标跟踪实验表明了我们所提出方法的有效性和鲁棒性.该方法的算法复杂性低,适用于对小目标的实时检测与跟踪.

关键词: 目标跟踪, 小目标, 实时, 视频监控

Abstract:

In this paper,we propose a small target tracking method based on duo-temporal-scale signal analysis (DTS).The proposed tracking method exploits the natural difference between objects and noise in two phases:short-temporal-scale noise reduction phase (STS) and long-temporal-scale motion analysis phase (LTS),which simulates the small target tracking process in human vision system.In STS,we propose a new space-temporal noise filter to remove random noise or blocks that are easy to be distinguished in appearance,and then we get the candidate targets with high probability to initialize moving targets' trajectories.In LTS,we propose a new trajectory smoothness constraint function based on different motion patterns between small targets and noise.Finally we get the small targets' trajectories by optimizing smoothness constraint function in long temporal scale using Viterbi algorithm.Experiments on different kinds of outdoor scenarios show the efficiency and robustness of the proposed method.

Key words: target tracking, small targets, real-time, visual surveillance

中图分类号: