[00113744]复杂背景下的高原鼠兔检测与跟踪技术研究

1、课题来源与背景 本课题来源于国家自然科学基金项目。高原鼠兔是青藏高原以及邻近区域地区破坏草地生态的主要灾害之一。目前,对草地鼠害的调查研究缺乏系统科学的研究以及有力的数字材料,因而无法采用有效的防治措施。随着传感技术和图像处理技术的发展,可利用基于机器视觉的视频监控系统对鼠兔进行监测和研究。根据监测与跟踪的结果,建立高原鼠兔形态与行为学系统模型,从而为高原鼠兔的防治与高原草地的生态保护提新的依据。 2、研究的目的和意义 自然生境环境下的高原鼠兔检测与跟踪,由于背景复杂,目标运动的随机性及不确定性,使得目标的检测和跟踪十分困难。本课题利用机器视觉的视频监控技术,对复杂背景下的高原鼠兔检测与跟踪方法进行研究,最终实现通过信息化的手段对高原鼠兔进行非接触的、连续的调查研究。根据检测与跟踪的结果,建立高原鼠兔形态与行为学系统模型,从而为高原鼠兔的防治与高原草地的生态保护提供新的、信息化的依据。 3、主要论点与论据 1)针对含弱小目标图像的基本特性,分析图像噪声模型、背景空间分布模型和弱小目标模型,建立相应的适用于高原鼠兔目标的图像噪声模型、背景空间分布模型和弱小目标模型。 2)高原鼠兔目标检测就是从视频序列图像中找到运动的高原鼠兔目标区域,这是后续高原鼠兔跟踪与体态分析的基本前提。一是检测到高原鼠兔目标后,根据检测的结果进行目标跟踪,从而可以获得高原鼠兔如运动速度、运动轨迹等一些基本的运动参数;二是通过目标检测获得高原鼠兔目标区域后,进行目标的轮廓提取,为高原鼠兔的体态分类与分析奠定基础。 3)基于视觉的高原鼠兔目标跟踪就是模仿生理视觉系统的运动感知功能,通过对摄像头捕获到的高原鼠兔视频序列图像进行分析,计算出高原鼠兔在每一帧图像中的位置;然后,根据高原鼠兔目标相关的特征值,将视频序列中连续帧的同一高原鼠兔目标关联起来,得到高原鼠兔完整的运动轨迹,从而为高原鼠兔运动相关的行为分析奠定基础。 4)根据检测和跟踪的结果,建立高原鼠兔的形态与行为学系统模型,为高原鼠兔的研究、防治与高原的生态保护提供新的信息化手段。 4、主要创见与创新 1)建立高原鼠兔目标图像噪声模型、背景空间分布模型。 2)提出改进LBF模型实现对高原鼠兔图像分割。 3)提出基于改进CV模型的高原鼠兔图像分割。 4)提出基于改进CV模型的高原鼠兔多彩色图像分割。 5)提出基于时空域联合分割的高原鼠兔目标检测模型。 6)提出基于改进目标表示的高原鼠兔目标跟踪模型。 7)建立运动信息引导的高原鼠兔突变跟踪模型。 8)实现高原鼠兔短期行为预测。 5、社会经济效益,存在的问题 本项目为高原鼠兔的智能化监测提供了研究基础,为鼠兔防治和草地保护提供智能化的信息获取手段。项目开展中取得了较好的研究成果,但将研究成果用于实际工程中尚有一定的距离。下一步将积极推动成果转化和应用于实际的工作。 6、历年获奖情况 无 7、相关成果 结合本课题的研究,项目组成员发表了相关研究工作的学术论文17篇,其中EI收录期刊论文6篇、会议论文5篇,CPCI收录会议论文5篇,权威期刊论文2篇,项目负责人参加国际/国内学术会议5次,与课题研究相关的硕士生4名,已毕业博士生1名、硕士生1名。