第1期 张雪华，等：采用Kinect的移动机器人目标跟踪 ·39· ×102 grams in Cartesian spaces[C]//2005 IEEE Computer Soci- ety Conference on Computer Vision and Pattern Recognition. San Diego,USA,2005:829-836. [6]SIZINTSEV M,DERPANIS K G,HOGUE A.Histogram- based search:a comparative study[C]//IEEE Conference 4 on Computer Vision and Pattern Recognition.Anchorage, USA,2008:1-8. ×10 1.0 2.03.0 4.0 5.0 [7]AN S,PEURSUM P,LIU W,et al.Efficient algorithms for y/mm sub window search in object detection and localization (d)目标通过障碍物 ×10 [C]//IEEE Conference on Computer Vision and Pattern 1.0m Recognition.Miami,USA,2009:2129-2142. [8]WEI Y,TAO L.Efficient histogram-based sliding window [C]//IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition.San Francisco,USA,2010:3003-3010. [9]KHAN Z,BALCH T,DELLAERT F.MCMC-based particle 0.5 filtering for tracking a variable number of interacting targets 1.0 ×10 [J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine 0 1.0 2.03.0 4.0 5.0 y/mm Intelligence,2005,27(11):1805-1819. (©)机器人避开碍障物跟踪目标 [10]KOFMAN J,WU X,LU T,et al.Teleoperation of a robot +障碍物。机器人+目标 manipulator using a vision-based human-robot interface 图7移动机器人目标跟踪运动轨迹 [J].IEEE Transactions on Industrial Electronics,2005, Fig.7 Trajectory of target tracking of mobile robot 52(5):1206-1219. 5结束语 [11]KURAZUME R,YAMADA H,MURAKAMI K,et al. Target tracking using SIR and MCMC particle filters by 本文利用Kinect摄像机能够以高精度获取深度信 multiple cameras and laser range finders[C]//Proceed- ings of International Conference on Intelligent Robots and 息的特点将其作为图像获取设备，并将其获得的深度 Systems.Tokyo,Japan,2008:3838-3844. 信息与RGB图像的颜色信息相融合，运用到基于颜色 [12]LIU Huaping,SUN Fuchun.Efficient visual tracking using 的粒子滤波运动目标跟踪算法中，利用目标的深度值 particle filter with incremental likelihood calculation[J]. Information Sciences,2012,195:141-153. 对传统跟踪算法中权值的计算进行改进，提出增量式 [13]夏轩，刘华平，许伟明，等.基于DSP的主动视觉系统 直方图计算算法对颜色直方图进行计算。实验证明， [J].机器人，2012,34(3)：354-362. 此方法可以较好地解决由于颜色相近而引起的目标丢 XIA Xuan,LIU Huaping,XU Weiping,et al.DSP-based 失问题，简化了粒子滤波目标跟踪算法中的直方图计 active vision system[J].Robot,2012,34(3):354-362. 作者简介： 算，提高了系统的运行速度，且移动机器人实际目标跟 张雪华，女，1988年生，硕士研究 踪过程具有更好的快速性和鲁棒性。 生，主要研究方向为智能控制及机 器人。 参考文献： [1]ARULAMPALAM M,MASKELL S,GORDON N.A tutorial on particle filters for online non-liner/non-Gaussian Bayes- ian tracking[J].IEEE Transactions on Signal Processing, 2002.50(2):174-188. 刘华平，男，1976年生，副教授，主 [2]宋亚杰，谢守勇.机器视觉技术在金莲花灌溉中的应用研 要研究方向为智能控制及机器人、计算 究[J].西南农业大学学报：自然科学版，2006,28(4)： 机视觉等。 659-662. SONG Yajie,XIE Shouyong.Application of machine vision in the irrigation for tropaeolum[J].Joumal of Southwest Agricul- tural University:Natural Science,2006,28(4):659-662. [3]刘涛，程小平，向本科.改进的基于颜色的粒子滤波目标跟 孙富春，男，教授，博士生导师 踪算法[J刀计算机工程与设计，2010,31(8)：1750-1756. EE高级会员，中国人工智能学会理 LIU Tao,CHENG Xiaoping,XIANG Benke.Improved color- 事、智能控制与智能管理专业委员会副 based particle filter algorithm for object tracking[J].Computer 主任兼秘书长。主要研究方向为智能控 Engineering and Design,2010,31(8):1750-1756. 制、机器人与飞行器的导航与控制、网络 [4]PEREZ P,HUE C,VERMAAK J.Color-based probabilistic 控制系统、人工认知系统的信息感知和 tracking[C]//Proceedings of the European Conference on 处理等。曾获全国优秀博士论文奖、 Computer Vision.London,UK,2002:661-675. 北京市科学技术进步二等奖等。发表学术论文120余篇，其 [5]PORIKLI F.Integral histogram:a fast way to extract histo- 中被SCI检索52篇。图 ７ 移动机器人目标跟踪运动轨迹 Ｆｉｇ．７ Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ ｏｆ ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔ ５ 结束语 本文利用 Ｋｉｎｅｃｔ 摄像机能够以高精度获取深度信 息的特点将其作为图像获取设备，并将其获得的深度 信息与 ＲＧＢ 图像的颜色信息相融合，运用到基于颜色 的粒子滤波运动目标跟踪算法中，利用目标的深度值 对传统跟踪算法中权值的计算进行改进，提出增量式 直方图计算算法对颜色直方图进行计算。 实验证明， 此方法可以较好地解决由于颜色相近而引起的目标丢 失问题，简化了粒子滤波目标跟踪算法中的直方图计 算，提高了系统的运行速度，且移动机器人实际目标跟 踪过程具有更好的快速性和鲁棒性。 参考文献： ［ １］ＡＲＵＬＡＭＰＡＬＡＭ Ｍ， ＭＡＳＫＥＬＬ Ｓ， ＧＯＲＤＯＮ Ｎ． Ａ ｔｕｔｏｒｉａｌ ｏｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒｓ ｆｏｒ ｏｎｌｉｎｅ ｎｏｎ⁃ｌｉｎｅｒ／ ｎｏｎ⁃Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｂａｙｅｓ⁃ ｉａｎ ｔｒａｃｋｉｎｇ［ Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２００２， ５０（２）： １７４⁃１８８． ［２］宋亚杰，谢守勇．机器视觉技术在金莲花灌溉中的应用研 究［Ｊ］．西南农业大学学报：自然科学版， ２００６， ２８（４）： ６５９⁃６６２． ＳＯＮＧ Ｙａｊｉｅ， ＸＩＥ Ｓｈｏｕｙｏｎｇ． Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅ ｖｉｓｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｒｏｐａｅｏｌｕｍ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ａｇｒｉｃｕｌ⁃ ｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ： Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ， ２００６， ２８（４）： ６５９⁃６６２． ［３］刘涛，程小平，向本科．改进的基于颜色的粒子滤波目标跟 踪算法［Ｊ］．计算机工程与设计， ２０１０， ３１（８）： １７５０⁃１７５６． ＬＩＵ Ｔａｏ， ＣＨＥＮＧ Ｘｉａｏｐｉｎｇ， ＸＩＡＮＧ Ｂｅｎｋｅ． Ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｌｏｒ⁃ ｂａｓｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｏｂｊｅｃｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｊ］． Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ， ２０１０， ３１（８）： １７５０⁃１７５６． ［４］ＰＥＲＥＺ Ｐ， ＨＵＥ Ｃ， ＶＥＲＭＡＡＫ Ｊ． Ｃｏｌｏｒ⁃ｂａｓｅｄ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ． Ｌｏｎｄｏｎ， ＵＫ， ２００２： ６６１⁃６７５． ［５］ＰＯＲＩＫＬＩ Ｆ． Ｉｎｔｅｇｒａｌ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ： ａ ｆａｓｔ ｗａｙ ｔｏ ｅｘｔｒａｃｔ ｈｉｓｔｏ⁃ ｇｒａｍｓ ｉｎ Ｃａｒｔｅｓｉａｎ ｓｐａｃｅｓ［Ｃ］ ／ ／ ２００５ ＩＥＥＥ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｏｃｉ⁃ ｅｔｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ． Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ＵＳＡ， ２００５： ８２９⁃８３６． ［６］ ＳＩＺＩＮＴＳＥＶ Ｍ， ＤＥＲＰＡＮＩＳ Ｋ Ｇ， ＨＯＧＵＥ Ａ． Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ⁃ ｂａｓｅｄ ｓｅａｒｃｈ： ａ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ［Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ． Ａｎｃｈｏｒａｇｅ， ＵＳＡ， ２００８： １⁃８． ［７］ＡＮ Ｓ， ＰＥＵＲＳＵＭ Ｐ， ＬＩＵ Ｗ， ｅｔ ａｌ． Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｓｕｂ ｗｉｎｄｏｗ ｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｏｂｊｅｃｔ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ［Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ． Ｍｉａｍｉ， ＵＳＡ， ２００９： ２１２９⁃２１４２． ［８］ ＷＥＩ Ｙ， ＴＡＯ Ｌ． Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ⁃ｂａｓｅｄ ｓｌｉｄｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ ［Ｃ］ ／ ／ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ． Ｓａｎ Ｆｒａｎｃｉｓｃｏ， ＵＳＡ， ２０１０： ３００３⁃３０１０． ［９］ＫＨＡＮ Ｚ， ＢＡＬＣＨ Ｔ， ＤＥＬＬＡＥＲＴ Ｆ． ＭＣＭＣ⁃ｂａｓｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ｆｏｒ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａ ｖａｒｉａｂｌｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ， ２００５， ２７（１１）： １８０５⁃１８１９． ［１０］ＫＯＦＭＡＮ Ｊ， ＷＵ Ｘ， ＬＵ Ｔ， ｅｔ ａｌ． Ｔｅｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｒｏｂｏｔ ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｖｉｓｉｏｎ⁃ｂａｓｅｄ ｈｕｍａｎ⁃ｒｏｂｏｔ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ［Ｊ］． ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， ２００５， ５２（５）： １２０６⁃１２１９． ［ １１］ ＫＵＲＡＺＵＭＥ Ｒ， ＹＡＭＡＤＡ Ｈ， ＭＵＲＡＫＡＭＩ Ｋ， ｅｔ ａｌ． Ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ＳＩＲ ａｎｄ ＭＣＭＣ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒｓ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｃａｍｅｒａｓ ａｎｄ ｌａｓｅｒ ｒａｎｇｅ ｆｉｎｄｅｒｓ ［ Ｃ］ ／ ／ Ｐｒｏｃｅｅｄ⁃ ｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｒｏｂｏｔｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｔｏｋｙｏ， Ｊａｐａｎ， ２００８： ３８３８⁃３８４４． ［１２］ＬＩＵ Ｈｕａｐｉｎｇ， ＳＵＮ Ｆｕｃｈｕｎ． Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｖｉｓｕａｌ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｕｓｉｎｇ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ［ Ｊ］． Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２０１２， １９５： １４１⁃１５３． ［１３］ 夏轩，刘华平，许伟明，等．基于 ＤＳＰ 的主动视觉系统 ［Ｊ］．机器人， ２０１２， ３４（３）： ３５４⁃３６２． ＸＩＡ Ｘｕａｎ， ＬＩＵ Ｈｕａｐｉｎｇ， ＸＵ Ｗｅｉｐｉｎｇ， ｅｔ ａｌ． ＤＳＰ⁃ｂａｓｅｄ ａｃｔｉｖｅ ｖｉｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］． Ｒｏｂｏｔ， ２０１２， ３４（３）： ３５４⁃３６２． 作者简介： 张雪华，女，１９８８ 年生，硕士研究 生， 主 要 研 究 方 向 为 智 能 控 制 及 机 器人。 刘华平，男，１９７６ 年生，副教授，主 要研究方向为智能控制及机器人、计算 机视觉等。 孙富 春， 男， 教 授， 博 士 生 导 师， ＩＥＥＥ 高级会员，中国人工智能学会理 事、智能控制与智能管理专业委员会副 主任兼秘书长。 主要研究方向为智能控 制、机器人与飞行器的导航与控制、网络 控制系统、人工认知系统的信息感知和 处理等。 曾获全国优秀博士论文 ３９· 奖、 第 １ 期 张雪华，等：采用 Ｋｉｎｅｃｔ 的移动机器人目标跟踪 · 中被SCI检索52 北京市科学技术进步二等奖等。发表学术论文120余篇，其 篇