فهرست مطالب صفحهعنوانفصل 1 مقدمه------ 11-1- مقدمه ---- 21-1-1- ساختار سیستم های ردیابی -- 31-1-1-1-دوربین---- 31-1-1-2-هدف---- 51-1-2- نحوه عملکرد سیستم های ردیابی ----- 61-1-2-1- الگوریتم های فاقد خاصیت پیش بینی--- 61-1-2-2- الگوریتم های دارای خاصیت پیش بینی------ 71-2- تعریف مساله و مشکلات پیش رو ------- 81-3- نحوه حل مساله ----- 101-4- سر فصل ها ----- 11فصل 2 مروری بر تحقیقات صورت گرفته ----- 142-1- مقدمه ------- 152-2- روش های مختص دوربین ثابت ------ 152-2-1- روش تفریق پس زمینه ------- 152-3- روش های قابل استفاده در دوربین متحرک ----- 172-3-1- روش Mean Shift------------------------------------------------------------ 172-3-2- روش CAM Shift------------------------------------------------------------ 202-3-3- روش جریان بصری ------------------------------------------------------------- 21صفحهعنوانفصل 3 الگوریتم های ارائه شده به منظور آشکار سازی -------------------------------- 243-1- مقدمه ------------------------------------------------------------------- 253-2- الگوریتم پیشنهادی اول ----------------------------------------------------- 263-2-1- جبران سازی حرکتی به وسیله الگوریتم های تطبیق بلوکی ------------------------- 263-2-1-1-مفهوم الگوریتم تطبیق بلوکی ----------------------------------------------------- 273-2-1-2-الگوریتم های جستجوی بلوک متناظر ---------------------------------------------- 293-2-1-3-به دست آوردن ناحیه متحرک تصویر ----------------------------------------------- 333-2-2- قطعه بندی تصویر به وسیله الگوریتم K-Means --------------------------------- 343-2-3- نمودار جریان الگوریتم پیشنهادی اول ------------------------------------------ 373-3- الگوریتم پیشنهادی دوم ----------------------------------------------------- 393-3-1- ساختن فضایمقیاس ------------------------------------------------------ 413-3-2- استفاده از تقریبLoG ------------------------------------------------- 443-3-3- یافتن نقاط کلیدی در تصویر ------------------------------------------------- 463-3-4- حذف نقاط کلیدی غیر موثر ------------------------------------------------- 473-3-4-1-آشکارساز گوشهHarris ------------------------------------------------ 473-3-4-2-حذف نقاط با تفکیک پذیری کمبا استفاده از بسط تیلور ----------------------------- 513-3-5- جهت دهی به نقاط کلیدی انتخاب شده ---------------------------------------- 533-3-6- ایجاد خصیصه های SIFT --------------------------------------------------- 54فصل 4 ردیابی توسط فیلتر کالمن ------------------------------------------------ 564-1- مقدمه ------------------------------------------------------------------- 574-2- فیلتر کالمن -------------------------------------------------------------- 574-3- نوع حرکت اهداف ---------------------------------------------------------- 614-4- استفاده عملی از فیلتر کالمن ------------------------------------------------- 62صفحهعنوانفصل 5 شبیه سازی و مقایسه ----------------------------------------------------- 665-1- مقدمه ------------------------------------------------------------------- 675-2- دنباله فریم های مورد استفاده ------------------------------------------------ 685-2-1- دنباله فریم اول --------------------------------------------------------------- 695-2-2- دنباله فریم دوم --------------------------------------------------------------- 715-2-3- دنباله فریم سوم --------------------------------------------------------------- 735-2-4- دنباله فریم چهارم ------------------------------------------------------------- 755-2-5- دنباله فریم پنجم -------------------------------------------------------------- 78فصل 6 نتایج و پیشنهادات ------------------------------------------------------ 826-1- مقدمه ------------------------------------------------------------------- 836-2- نتیجه گیری -------------------------------------------------------------- 836-3- پیشنهادات --------------------------------------------------------------- 84فهرست منابع -------------------------------------------------------------------- 86فهرست جداول عنوانصفحهجدول 3-1 واریانس های مربوط به فیلتر های گاوسی ----------------------------- 43جدول 5-1 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 1-------------------------- 69جدول 5-2 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 2------------------------ 71جدول 5-3 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 3----------------------- 73جدول 5-4 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 4----------------------- 75جدول 5-5 مقدار میانگین MSE در دنباله فریم شماره 5 ----------------------- 78 فهرست اشکال عنوانصفحهشکل شماره 2-1 الگوریتم تفریق پس زمینه ------------------------------------ 16شکل شماره 2-2 الگوریتم Mean Shift ---------------------------------------- 19شکل شماره 2-3 الگوریتم CAM Shift ---------------------------------------- 21شکل شماره 2-4 الگوریتم جریان بصری --------------------------------------- 23شکل شماره 3-1 الگوریتم تطبیق بلوکی --------------------------------------- 29شکل شماره 3-2 الگوریتم جستجوی سه مرحله ای ------------------------------ 32شکل شماره 3-3 یک مرحله از الگوریتم جستجوی سه مرحله ای روی یک فریم ------- 33شکل شماره 3-4 نمودار جریان مربوط به روش پیشنهادی اول ---------------------- 37شکل شماره 3-5 پردازش نهایی الگوریتم پیشنهادی اول -------------------------- 38شکل شماره 3-6 تصاویر خروجی مراحل مختلف الگوریتم پیشنهادی اول ------------- 39شکل شماره 3-7 ایجاد فضای مقیاس و استفاده از تقریب DoG --------------------- 45شکل شماره 3-8 تعیین نقاط اکسترمم ---------------------------------------- 47شکل شماره 3-9 محاسبه جهت نقاط همسایه اکسترمم --------------------------- 54شکل شماره 3-10 محاسبه جهت نقاط در راستای 8 جهت اصلی و فرعی ------------- 54شکل شماره 3-11 ایجاد بردار توصیف گر SIFT --------------------------------- 55شکل شماره 5-1 مقدار خطا با معیار MSE در دنباله فریم اول --------------------- 69شکل شماره 5-2 فریم های نمونه از دنباله فریم اول ------------------------------ 70شکل شماره 5-3 مقدار خطا با معیار MSE در دنباله فریم دوم --------------------- 71شکل شماره 5-4 فریم های نمونه از دنباله فریم دوم ------------------------------ 72شکل شماره 5-5 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم سوم -------- 73شکل شماره 5-6 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم سوم -------- 74شکل شماره 5-7 فریم های نمونه از دنباله فریم سوم ----------------------------- 74عنوانصفحهشکل شماره 5-8 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم چهارم ------- 76شکل شماره 5-9 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم چهارم ------- 76شکل شماره 5-10 فریم های نمونه از دنباله فریم چهارم -------------------------- 77شکل شماره 5-11 مقدار خطا هدف شماره 1 با معیار MSE در دنباله فریم پنجم ------ 79شکل شماره 5-12 مقدار خطا هدف شماره 2 با معیار MSE در دنباله فریم پنجم ------ 79شکل شماره 5-13 فریم های نمونه از دنباله فریم پنجم --------------------------- 80 فصل اول مقدمه 1-1-مقدمهامروزه پیشرفت های علمی زندگی بشر را تحت تاثیرعمیقی قرار داده است. هم زمان با ورود تکنولوژی به زندگی شخصی افراد جامعه ، وجود وسایل و ابزارآلاتی که نقش رابط میان انسان و ماشین را بازی کنند، روز به روز بیش تر احساس می شود. یک نمونه از این وسایل دوربین[1] های فیلم برداری هستند. کاربرد وسیع این ادوات در جوامع امروزی ، به خصوص در کشورهای صنعتی تر غیرقابل انکار است. لذا امروزه بهبود کیفیت و امکانات دوربین ها به عنوان عامل مهمی در جهت افزایش کارایی آن ها در نظر گرفته می شود. یکی از مهم ترین شاخه های علمی که به بررسی این موارد می پردازد، علم بینایی ماشین[2] نام دارد.یکی از اصلی ترین اهداف بینایی ماشین ، هوشمند سازی دوربین ها به منظور استفاده از آن ها در سیستم های نظارتی[3]، تجاری، نظامی و سایر کاربرد ها می باشد. به همین منظور مطالعات گسترده ای در راستای ایجاد روش های جدید هوشمند سازی و همچنین بهبود روش های موجود شده است. غالب این مطالعات بر روی آشکارسازی[4] و ردیابی[5] اهداف[6] متمرکز شده است. هدف کلی از انجام مطالعات این چنینی، کاهش حجم محاسبات و افزایش دقت در مراحل آشکارسازی و ردیابی می باشد. به طور کلی آشکارسازی هدف به معنی تشخیص ناحیه ای از تصویر است که بتواند به عنوان کاندیدایی[7] برای ناحیه هدف در نظر گرفته شود. به عنوان مثال : مشخص کردن مناطقی از تصویر که مربوط به پلاک خودرو می باشد و یا همچنین آشکارسازی نواحی از تصویر که می تواند به عنوان ناحیه ای مربوط به چهره انسان تلقی شود. همچنین منظور از ردیابی هدف آن است که ناحیه مورد نظر را در مجموعه فریم های متوالی نیز مشخص کنیم. به این ترتیب مسیر سیر کلی هدف در یک دنباله زمانی در طول فریم های متوالی تعیین خواهد شد.در ادامه ضمن بحث، به معرفی اجمالی در مورد سیستم های ردیابی مختلف و اجزا تشکیل دهنده آن ها و همچنین نحوه عملکردشان خواهیم پرداخت.