ردیابی اشیاء متحرک چندگانه در تصاویر دوربین متحرک
 
به کوشش
 
محسن خیراندیش فرد
 
 
موضوع ردیابی اهداف یکی از مهمترین مسائل موجود در علم بینایی ماشین می باشد. مساله ردیابی اهداف چندگانه در تصاویر به دست آمده از دوربین متحرک در این پایان نامه مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای حل کردن این مساله دو روش کلی در این پایان نامه ارائه شده است. روش اول عمدتا بر پایه الگوریتم های تطبیق بلوکی می باشد. در این روش با بهره گرفتن از جبران سازی حرکتی و دسته بندی حرکت های مختلف موجود در تصویر، نواحی مربوط به اهدف و پس زمینه مشخص خواهند شد. سپس عملیات ردیابی با بهره گرفتن از فیلتر کالمن صورت گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده، این روش توانایی ردیابی اهداف با دقت بسیار زیاد را در بیش تر شرایط دارا می باشد. دومین روش پیشنهادی اساسا بر گرفته از الگوریتم تطبیق نقطه ای شناخته شده ای به نام SIFT می باشد. در این روش با ایجاد تطبیق میان نقاط کلیدی ناحیه هدف و نقاط متناظر در فریم بعدی، سعی در یافتن ناحیه هدف در فریم های متوالی می شود. مساله ردیابی نواحی هدف در دنباله فریم به وسیله فیلتر کالمن صورت می پذیرد. با توجه به این که هدف در این روش به صورت محلی بررسی می شود، این روش در موقعیت های مختلف ردیابی از قبیل محو شدگی دارای توانایی زیادی می باشد. با توجه به نمودارها و جدول های می توان نتیجه گرفت که این روش از نظر دقت در بسیاری از موارد ردیابی عملکرد به مراتب قوی تری نسبت به اکثر روش های موجود دارد.
 
فهرست مطالب
 

صفحه
عنوان
فصل 1     مقدمه-بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد– 1
1-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 2
1-1-1-             ساختار سیستم های ردیابی —- 3
1-1-1-1-          دوربین -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——-   3
1-1-1-2-          هدف -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 5
1-1-2-             نحوه عملکرد سیستم های ردیابی ————- 6
1-1-2-1-     الگوریتم های فاقد خاصیت پیش بینی—————-   6
1-1-2-2-     الگوریتم های دارای خاصیت پیش بینی—————- 7
1-2-         تعریف مساله و مشکلات پیش رو – 8
1-3-         نحوه حل مساله ————- 10
1-4-         سر فصل ها —————- 11
 
فصل 2     مروری بر تحقیقات صورت گرفته ———— 14
2-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 15
2-2-         روش های مختص دوربین ثابت —————- 15
2-2-1-               روش تفریق پس زمینه —— 15
2-3-         روش های قابل استفاده در دوربین متحرک —— 17
2-3-1-   روش Mean Shift ————- 17
2-3-2-   روش CAM Shift ————- 20
2-3-3-   روش جریان بصری ————– 21
 
 
صفحه
عنوان
فصل 3     الگوریتم های ارائه شده به منظور آشکار سازی – 24
3-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 25
3-2-         الگوریتم پیشنهادی اول —— 26
3-2-1-               جبران سازی حرکتی به وسیله الگوریتم های تطبیق بلوکی بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——— 26
3-2-1-1-          مفهوم الگوریتم تطبیق بلوکی —— 27
3-2-1-2-          الگوریتم های جستجوی بلوک متناظر ————— 29
3-2-1-3-          به دست آوردن ناحیه متحرک تصویر —————- 33
3-2-2-               قطعه بندی تصویر به وسیله الگوریتم K-Means — 34
3-2-3-               نمودار جریان الگوریتم پیشنهادی اول ———– 37
3-3-         الگوریتم پیشنهادی دوم —— 39
3-3-1-               ساختن فضای مقیاس ——- 41
3-3-2-               استفاده از تقریب LoG — 44
3-3-3-               یافتن نقاط کلیدی در تصویر — 46
3-3-4-               حذف نقاط کلیدی غیر موثر — 47
3-3-4-1-          آشکارساز گوشه Harris – 47
3-3-4-2-          حذف نقاط با تفکیک پذیری کم با بهره گرفتن از بسط تیلور بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 51
3-3-5-               جهت دهی به نقاط کلیدی انتخاب شده ——— 53
3-3-6-               ایجاد خصیصه های SIFT —- 54
 
فصل 4     ردیابی توسط فیلتر کالمن – 56
4-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 57
4-2-         فیلتر کالمن ————— 57
4-3-         نوع حرکت اهداف ———– 61
4-4-         استفاده عملی از فیلتر کالمن — 62
 
 
صفحه
عنوان
فصل 5       شبیه سازی و مقایسه —— 66
5-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 67
5-2-         دنباله فریم های مورد استفاده – 68
5-2-1-   دنباله فریم اول —————- 69
5-2-2-   دنباله فریم دوم —————- 71
5-2-3-   دنباله فریم سوم —————- 73
5-2-4-   دنباله فریم چهارم ————– 75
5-2-5-   دنباله فریم پنجم ————— 78
 
فصل 6     نتایج و پیشنهادات ——- 82
6-1-         مقدمه -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد— 83
6-2-         نتیجه گیری ————— 83
6-3-         پیشنهادات —————- 84
فهرست منابع -بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—- 86
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست جداول
 

عنوان
صفحه
جدول 3-1 واریانس های مربوط به فیلتر های گاوسی بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 43
جدول 5-1 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 1بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 69
جدول 5-2 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 2بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——– 71
جدول 5-3 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 3بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 73
جدول 5-4 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 4بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 75
جدول 5-5 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 5 بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد——- 78
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
فهرست اشکال
 

عنوان
صفحه
شکل شماره 2-1 الگوریتم تفریق پس زمینه —– 16
شکل شماره 2-2 الگوریتم Mean Shift ——— 19
شکل شماره 2-3 الگوریتم CAM Shift ——— 21
شکل شماره 2-4 الگوریتم جریان بصری ——– 23
شکل شماره 3-1 الگوریتم تطبیق بلوکی ——– 29
شکل شماره 3-2 الگوریتم جستجوی سه مرحله ای بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 32
شکل شماره 3-3 یک مرحله از الگوریتم جستجوی سه مرحله ای روی یک فریم ——- 33
شکل شماره 3-4 نمودار جریان مربوط به روش پیشنهادی اول بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—— 37
شکل شماره 3-5 پردازش نهایی الگوریتم پیشنهادی اول بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 38
شکل شماره 3-6 تصاویر خروجی مراحل مختلف الگوریتم پیشنهادی اول ————- 39
شکل شماره 3-7 ایجاد فضای مقیاس و استفاده از تقریب DoG بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 45
شکل شماره 3-8 تعیین نقاط اکسترمم ——— 47
شکل شماره 3-9 محاسبه جهت نقاط همسایه اکسترمم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 54
شکل شماره 3-10 محاسبه جهت نقاط در راستای 8 جهت اصلی و فرعی ————- 54
شکل شماره 3-11 ایجاد بردار توصیف گر SIFT — 55
شکل شماره 5-1 مقدار خطا با معیار MSE در دنباله فریم اول بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 69
شکل شماره 5-2 فریم های نمونه از دنباله فریم اول بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 70
شکل شماره 5-3 مقدار خطا با معیار MSE در دنباله فریم دوم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد—– 71
شکل شماره 5-4 فریم های نمونه از دنباله فریم دوم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————– 72
شکل شماره 5-5 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم سوم ——– 73
شکل شماره 5-6 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم سوم ——– 74
شکل شماره 5-7 فریم های نمونه از دنباله فریم سوم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد————- 74
عنوان
صفحه
شکل شماره 5-8 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم چهارم ——- 76
شکل شماره 5-9 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم چهارم ——- 76
شکل شماره 5-10 فریم های نمونه از دنباله فریم چهارم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———- 77
شکل شماره 5-11 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم پنجم —— 79
شکل شماره 5-12 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم پنجم —— 79
شکل شماره 5-13 فریم های نمونه از دنباله فریم پنجم بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد———– 80
 
 
 
 
 
 
 
فصل اول
 
 
 
مقدمه