| 题名 | 扩展目标特征提取与跟踪技术研究 |
| 作者 | 胡锦龙 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2015-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 付承毓 ; 彭先蓉 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 在计算机视觉领域，扩展目标的识别和跟踪一直是 在计算机视觉领域，扩展目标的识别和跟踪一直是 非常活跃的研究方向。 在扩展目标 目标 的识别和跟踪 中，特征提取是一个至关重要的 环节直接决定后续识别和跟踪性能，特征提取是一个至关重要的 环节直接决定后续识别和跟踪性能，特征提取是一个至关重要的 环节直接决定后续识别和跟踪性能好坏。因此，研究扩展目标的特征提取和跟踪技术对于实际 好坏。因此，研究扩展目标的特征提取和跟踪技术对于实际 好坏。因此，研究扩展目标的特征提取和跟踪技术对于实际 好坏。因此，研究扩展目标的特征提取和跟踪技术对于实际 工程 有重要的应用价值。 然而 ， 由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用由于扩展目 标具有不同普通的特性，使得跟踪算法无适用标。同时，目本身三维姿态变化、模糊光照旋转遮挡及形状等因素的存 标。同时，目本身三维姿态变化、模糊光照旋转遮挡及形状等因素的存 标。同时，目本身三维姿态变化、模糊光照旋转遮挡及形状等因素的存 标。同时，目本身三维姿态变化、模糊光照旋转遮挡及形状等因素的存 在，给扩展目标的特征提取和跟踪算法带来了挑战。 本课题就是这种情况下出本课题所研究的扩展目标为 光电探测系统 获得的图像。 针对 长焦距系统下的 长焦距系统下的 远距离成 像扩展目标，其姿态变 像扩展目标，其姿态变 化不大， 边缘模糊无显著纹理信息化不大， 边缘模糊无显著纹理信息化不大， 边缘模糊无显著纹理信息化不大， 边缘模糊无显著纹理信息研究高精度定位算法；针对 研究高精度定位算法；针对 研究高精度定位算法；针对 近距离 成像 扩展目标 ，其尺寸较大， 有一定的纹理和形状信息其尺寸较大， 有一定的纹理和形状信息研究特征提取及稳定跟踪 算法。主要包括以下五个方面： （1）针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 针对远距离扩展目标，深入研究高精度定位算法。 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 在基于目标的几何形状特征 的基础上，提出一种于广义 的基础上，提出一种于广义 的基础上，提出一种于广义 Hough Hough变换（ 变换（ GHTGHT ）的异型扩展目标高精度定位方法。通过 ）的异型扩展目标高精度定位方法。通过 ）的异型扩展目标高精度定位方法。通过 ）的异型扩展目标高精度定位方法。通过 ）的异型扩展目标高精度定位方法。通过 模拟 序列 以及外场实验 采集的序列测试 验证了提出的算法具有定位精度高 ，定位精度达到 ，定位精度达到 亚像素级（小于 亚像素级（小于 0.6 个像素） ，实时性好的特点当目标在视场中占据 ，实时性好的特点当目标在视场中占据 ，实时性好的特点当目标在视场中占据 8000 左右个像素时， 帧频达到 100HZ 100HZ 。 （2）针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 针对近距离成像扩展目标，深入研究不变特征提取及定姿技术。首先详细分 析介绍了目前国内外流行的特征提取、检测和描述方法，通过实验比较各种算适用范 析介绍了目前国内外流行的特征提取、检测和描述方法，通过实验比较各种算适用范 析介绍了目前国内外流行的特征提取、检测和描述方法，通过实验比较各种算适用范 围及场景；其次，通过分析近距离扩展目标的特性采用骨架来描述几何结构和拓 围及场景；其次，通过分析近距离扩展目标的特性采用骨架来描述几何结构和拓 围及场景；其次，通过分析近距离扩展目标的特性采用骨架来描述几何结构和拓 围及场景；其次，通过分析近距离扩展目标的特性采用骨架来描述几何结构和拓 扑特性，并提出一种结合骨架和轮廓点的上下文描述子实验证明该可以现目标 扑特性，并提出一种结合骨架和轮廓点的上下文描述子实验证明该可以现目标 扑特性，并提出一种结合骨架和轮廓点的上下文描述子实验证明该可以现目标 在姿态变化时的稳定匹配，与形状上下文描述子相比速度大提升 在姿态变化时的稳定匹配，与形状上下文描述子相比速度大提升 在姿态变化时的稳定匹配，与形状上下文描述子相比速度大提升 ，当目标在视场 ，当目标在视场 中占据 8000 左右个像素时，在 左右个像素时，在 GPU 上运行达到每帧 8ms 8ms。 此外，为了后续的目标姿态判读在基于骨架特征础上从单视觉角 此外，为了后续的目标姿态判读在基于骨架特征础上从单视觉角 此外，为了后续的目标姿态判读在基于骨架特征础上从单视觉角 此外，为了后续的目标姿态判读在基于骨架特征础上从单视觉角 度考虑 目标的三维姿态，在基于几何投影关系础上提出一种已知实际尺寸以及相 目标的三维姿态，在基于几何投影关系础上提出一种已知实际尺寸以及相 目标的三维姿态，在基于几何投影关系础上提出一种已知实际尺寸以及相 机的内外参数先验知识下，根据几何投影解算目标三 维姿态信息并通过实证机的内外参数先验知识下，根据几何投影解算目标三 维姿态信息并通过实证机的内外参数先验知识下，根据几何投影解算目标三 维姿态信息并通过实证维姿态解算法的有效性和稳定。 （3）针对近距离成像扩展目标飞机关键部位的有效自动识别问题，在 Haar HaarHaar-like like 特征 的基础上，深入研究多矩形特征并采用 的基础上，深入研究多矩形特征并采用 的基础上，深入研究多矩形特征并采用 Adaboost AdaboostAdaboost 级联分类器进行学习， 获得局部检测级联分类器进行学习， 获得局部检测从而自动识别扩展目标的关键部位，将跟踪进一步智能化。 （4）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结）针对近距离成像扩展目标，深入研究特征选择和融合 跟踪算法的影响。结分布场描述子，实 分布场描述子，实 现扩展目标的稳定跟踪。同时，为了适应旋转和尺度变化对分 现扩展目标的稳定跟踪。同时，为了适应旋转和尺度变化对分 现扩展目标的稳定跟踪。同时，为了适应旋转和尺度变化对分 现布场描述子做了两个改进：一是针对原始分算法中层数固定的问题，采用非均匀自 布场描述子做了两个改进：一是针对原始分算法中层数固定的问题，采用非均匀自 布场描述子做了两个改进：一是针对原始分算法中层数固定的问题，采用非均匀自 适应分层法，在保证性能 的同时减小了计算复杂度和存储空间；二是针对原始中不适应分层法，在保证性能 的同时减小了计算复杂度和存储空间；二是针对原始中不适应分层法，在保证性能 的同时减小了计算复杂度和存储空间；二是针对原始中不适应目标旋转和尺度变化的问题，将 适应目标旋转和尺度变化的问题，将 BRISKBRISKBRISKBRISKBRISK特征融入，从而实现了尺度和旋转的自适 特征融入，从而实现了尺度和旋转的自适 特征融入，从而实现了尺度和旋转的自适 特征融入，从而实现了尺度和旋转的自适 应。 （5）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 ）针对近距离成像扩展目标，深入研究表观模型跟踪算法的影响从建角 度来阐述扩展目标的跟踪问题。重点说明稀疏联合模型和上下文对性能影响，并在上下文模型的基础，将 并在上下文模型的基础，将 BRISKBRISKBRISKBRISKBRISK特征检测融入到模型 特征检测融入到模型 中，使得跟踪结果能自适应尺度 中，使得跟踪结果能自适应尺度 中，使得跟踪结果能自适应尺度 和旋转变化。 综上 所述，本文 所述，本文 对不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 不变特征提取、扩展目标的高精度定位融合表观建模飞 机关键部位自动识别、稳定跟踪 机关键部位自动识别、稳定跟踪 等关键问题进行了 探索，实现等关键问题进行了 探索，实现不同类型的扩展目标稳 定跟踪 。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2015-12-24 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3050]  |
| 专题 | 光电技术研究所_光电技术研究所博硕士论文 |
| 作者单位 | 中国科学院光电所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 胡锦龙. 扩展目标特征提取与跟踪技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015. |
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