基于双时间尺度运动分析的户外小目标跟踪  

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

作　　者：叶喜勇[1,2] 陶霖密[1] 萨如汗[3] 

机构地区：[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

出　　处：《电子学报》2015年第7期1257-1265,共9页Acta Electronica Sinica

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

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.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 newspace-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 newtrajectory 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 showthe efficiency and robustness of the proposed method.

关 键 词：目标跟踪 小目标 实时 视频监控 

分 类 号：TP391.4[自动化与计算机技术—计算机应用技术]