Vol.28 No.2 艾金慰等：视频序列中运动目标跟踪新方法 ·197· 相同值的两点间存在通路，称为八连通 的，只在坐标平面的有限部分中有非零值，则所有 本文考虑八连通情况.对分割后的二值图像 各阶矩皆存在，并且矩序列mo惟一地被f(i,j) 从左向右、从上向下进行扫描，假如当前像素的值 所确定.反之，m%也惟一地确定了f(i,j).惟 为1，就移动到下一个扫描位置.假如当前像素的 一性定理说明了各阶矩的存在性，得到具有精确 值为0并且它的左边、左上角、上边、右上角四个 边缘的运动区域后，质心坐标可由下式计算： 相邻像素的值都是1（扫描顺序保证这四个像素 已经被处理过)，则给当前像素赋一个新的标记 x-m0= 22,》 =1s1 如果只有一个相邻像素值为0，就把该像素的标 m00 ∑∑f(,) 记赋给当前像素.如果两个或多个相邻像素值为 1=1j=1 0但标记并不一定相同，就将其中一个的标记赋 ∑∑if(i,i) 给当前像素并标明它们等价.如果发现从值为1 y=m=猛 83,》 (11) m00 的像素到一个孤立的值为0的像素的过渡，就赋 i=1j-1 一个新的目标标记.在扫描结束后将所有等价的 (xc,y)即为目标的灰度质心坐标 标记归入等价组，对每个组赋一个惟一的标记. 3.2拟合质心轨迹 然后第二次扫描图像，将每个标记用它所在等价 对于每一帧图像，经过前面的处理和计算，都 组的标记代替 可以得到目标的灰度质心.下面就可以在坐标系 对于每个前景区域计算如下信息：(1)最左边 中描绘出质心点，并利用最小二乘法拟合出目标 前景像素点的坐标(x1,y1);(2)最右边前景像素 的运动轨迹，同时可根据采样时间间隔预测出目 点的坐标(x,y);(3)最上边前景像素点的坐标 标质心的下一位置.由于目标在坐标系中的运动 (xu,y);(4)最下边前景像素点的坐标(xd, 对应着x坐标和y坐标的变化，所以在对目标轨 y);(5)目标区域的面积A,即前景像素点个数. 迹跟踪中，对x坐标和y坐标分别采用二次逼近 公式预测下-一位置的x坐标和y坐标 根据人体运动目标的特点，如果目标区域满 fo(t)=bo+b1t+b212 (12) 足如下条件： 其中，t为图像的采集时间间隔，经最小二乘法 minA<A<maxA (7) 运算后可得其系数为： m(Hw)K,<axw） (8) bo 则判定为人体运动区域.参数minA,maxA, 6 min(HW),max(HW)由实验测定.式(7)去除 噪声产生的小区域和光线亮度突然变化产生的大 区域；式(8)根据区域的高度H和宽度W之比来 f)+c2,)+c8 i-l i-1 排除非人体运动目标[5]. A 三+时*g3 3质心轨迹跟踪 fu)+ent)+ric 3.1计算质心 i=1 对于一幅M×N维的数字二值图像f(i, (13) j),定义如下： (13)式中f(t;)(i=1,2,…k)是函数f(t) 0 (i,j)object f(i)=1 (j)Eobject (9) (x或y坐标函数)在K个顺序时刻的测量值， |A|≠0.c是A(l,k=1,2,3)的代数余子式. 数字图像的p+q阶矩定义为： K = 分立 f(i.j) (10) =1=1 可以由图像的零、一阶矩计算目标的灰度质心 A= (14) 由于矩对于目标的大小、平移、旋转具有不变性， 因此灰度质心可以作为目标运动的不变点来处 理，根据惟一性定理，如果f(i,j)是分段连续。 艾金慰等 视频序列 中运动 目标跟踪新方法 相 同值的两点间存在通路 ， 称为八连通 本文考虑八连通情况 对分 割后 的二值 图像 从左 向右 、 从上 向下进行扫描 ， 假如 当前像 素的值 为 ， 就移动到下一个扫描位置 假如当前像素的 值为 并且 它 的左边 、 左 上 角 、 上边 、 右上 角 四 个 相邻像素的值都是 扫 描顺 序保证这 四 个 像 素 已经被处理过 ， 则 给当前像 素赋 一 个 新 的标记 如果 只有一 个 相 邻像 素值为 ， 就 把该像 素的标 记赋给当前像素 如果两个 或 多个相 邻像素值为 但标记并 不 一 定相 同 ， 就 将其 中一 个 的标记赋 给当前像素并标 明它 们等价 如果 发现 从值为 的像素到 一个孤 立 的值为 的像素的过 渡 ， 就 赋 一个新 的 目标标记 在扫描结束后 将所 有等价的 标记 归入 等价组 ， 对 每个 组 赋 一 个 惟 一 的 标记 然后第二次扫描 图像 ， 将每个 标记用它所 在等价 组 的标记代替 对于每个前景 区域计算如下信息 最左边 前景像素点的坐标 ， 最右边前景像素 点的坐标 ， 最上 边前景像 素点的坐标 ， 最 下 边 前 景 像 素 点 的 坐 标 ， 目标区域 的面积 ， 即前景像素点个数 根据人体运 动 目标的特点 ， 如果 目标 区域满 足如下条件 的 ， 只在坐标平面 的有限部分 中有非零值 ， 则所有 各阶矩 皆存在 ， 并且矩序列 、 惟一地被 ， 所确定 反之 ， 闪 也 惟 一 地 确 定 了 、 力 惟 一性定理说 明了各 阶矩 的存 在性 ， 得 到 具有精确 边缘的运动 区域后 ， 质心坐标可 由下式计算 水 水 从 习 习 ‘ ， 习 习 ‘ ， 艺 乙 ‘ ， 。 二 一 之 刀 。 。 名 习 ， 二 粤 二抖 、 一 芯 则判 定 为 人 体 运 动 区 域 参 数 ， ， 。 即为 目标的灰度质心坐标 拟合质心轨迹 对于每一 帧图像 ， 经过前面 的处理和计算 ， 都 可 以得到 目标的灰度质心 下面就 可以在 坐标系 中描绘 出质心 点 ， 并 利用 最 小二乘法拟 合 出 目标 的运动轨迹 ， 同时可根据 采样 时 间间隔预 测 出 目 标 质心的下一位置 由于 目标在坐 标系 中的运动 对应着 坐标和 坐 标的变化 ， 所 以在对 目标轨 迹跟踪 中 ， 对 坐标和 坐 标分别 采用二 次逼近 公式预测 下一位置 的 坐标和 坐标 九 。 其中 ， 为 图像 的采集时 间 间隔 ， 经 最 小 二 乘 法 运算后 可得其 系数为 ‘ ﹁， 上内乙 一汤队厂比 、、 声 、产 ， 尹 口 ‘ 口了、、 、 ， 月 由实验 测 定 式 去 除 噪声产生的小区域和光 线亮度 突然变化 产生的大 区域 式 根据 区域 的高度 和 宽度 之 比来 排除非人体运动 目标 习 ，‘ ，习 ，了 忿‘ ‘ ， 习 厂卜 ，分 ，、 厂比曰匕 艺 乙、 止 习 质心轨迹跟踪 计算质心 对于 一 幅 维 的数 字 二 值 图像 ， 定义如下 ，了 ，、 。 习 ，分 习 、 习 ‘了 ‘、 。 ， 习 ‘分 才、 ， ” ‘ ， ， 戳均 ， 任 式 中 ￡ ， ， … 是 函数 或 坐 标 函 数 在 个 顺 序 时 刻 的 测 量 值 ， 半 。 是 ， ， ， 的代数余子式 ﹁ 勺石门公之 ‘乙于上护 ·习同 · 。 间 ，︸之月之、 习‘子‘子奋‘ ·习间名 之气‘ ‘于‘子 · 间习 厂 才 一 数字 图像的 十 阶矩 定义为 、 一 艺 艺 ‘勺 ‘ ， “ 可以 由图像 的零 、 一 阶矩 计算 目标 的灰度 质 心 由于 矩对 于 目标 的大 小 、 平 移 、 旋转具 有不变性 ， 因此 灰度质心 可 以 作 为 目标运 动 的不 变 点来 处 理 根据惟 一性 定理 ， 如 果 ， 是 分 段 连 续