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足球视频中运动员的检测和跟踪算法的研究.pdf 49页
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河北工业大学硕士学位论文
足球视频中运动员的检测与跟踪算法研究
针对现有的运动目标检测与跟踪方法在动态场景中效果不佳的情况，以足球视频中运
动员的检测与跟踪为研究对象，论文在现有算法理论的基础上，改进了相关算法实现对球
员的检测与跟踪。课题的研究在数字图像处理技术和计算机视觉领域都有着重要的意义。
对于球员的检测，论文采用基于高斯混合模型背景建模的球员检测算法。在背景模型
初始化前，提出了一种区域补偿构建固定背景的方法，并将此时的背景模型作为高斯模型
的初始化参数；在模型更新中，通过相邻两帧差分处理操作区分出图像中变化区域和未变
化区域，对不同区域赋予不同更新率加入到背景帧，更快的实现背景重建。在球员检测的
过程中针对球员间的遮挡问题提出了有效的解决方案。在不同视频序列中，算法的检测准
确率平均达到 90% 以上，满足算法的准确度要求。
在球员检测的基础上，通过 Bhattacharyya 系数衡量球员模板和球员候选区之间的颜色
相似度实现了球员的队属辨别，并在此基础上实现了特定球队的队型显示功能。
对于球员的跟踪，论文采用基于 CamShift 算法结合卡尔曼滤波的组合算法实现特定球
员的跟踪问题。该算法首先通过手动交互的方式生成球员的目标模板，利用颜色反投影技
术实现特定球员的跟踪。在实现过程中引入卡尔曼预估器更为精确的判断球员的运动信
息，以提高算法的跟踪效率。在球员跟踪的基础上，结合 Homography 变换技术实现了球
员的 3D 轨迹描述。通过实验验证了文中算法较常用跟踪算法更具智能化。
结合足球视频中运动员信息，论文从理论分析和实验结果两方面对目标检测与跟踪技
术进行了较深入的研究，并取得了相应的成果。运动目标检测与跟踪技术日益成为生活中
的一部分，算法处理的实时性、目标检测与识别的准确性、跟踪的稳定性等均为研究的方
向与重点。
关键词：运动目标检测，跟踪，运动分析，高斯混合模型，卡尔曼滤波，Bhattacharyya ，
足球视频中运动员的检测与跟踪算法研究
RESEARCH ON PLAYER DETECTION AND
TRACKING IN SOCCER VIDEO
Most proposed methods can not detect and track the moving objects well in dynamic scene.
Specially, in soccer video, the proposed methods are improved to detect and track players. The
research is significant both in image processing and computer vision field.
For player detection, a background subtraction algorithm based on Gauss Mixture Models is
proposed. In the initial stage, the frame is pre-processed with compensation construction method
background
classified by differencing two consecutive frames. According to the special area, the
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过去十年来，资产跟踪业务在工商业的各个领域均得到广泛拓展。 从单点零售解决方案到覆盖全国的网络化系统，资产跟踪系统的广泛使用和部署令信号处理方面的要求显著提高。 借助ADI公司种类丰富的RF、控制和信号调理产品及ASSP，客户能够以最低的功耗实现与众不同的终端产品解决方案。
ADuCRF101是一款针对低功耗无线应用而设计的完全集成式数据采集解决方案， 内置12位模数转换器(ADC)、低功耗ARM Cortex&-M3处理器、862 MHz至928 MHz和431 MHz至464 MHz RF收发器以及Flash&/EE存储器。 该器件采用9 mm & 9 mm LFCSP封装。
数据采集部分由一个12位SAR ADC组成。 六个输入可以配置为单端或差分模式。 配置为单端模式时，这些输入可用于对传感器进行比率式测量，测量时传感器从内部低压差稳压器(LDO)上电。 此外还提供了一个内部电池监控通道和一个片内温度传感器。
该无线数据采集系统专为要求低功耗工作的电池供电应用而设计。 该器件可以通过直接编程控制配置为正常工作模式或不同的低功耗模式。 在灵活模式下，任何外设都可以唤醒并使用该器件。 在休眠模式下，内部唤醒定时器保持活动状态。 在关断模式下，只有外部中断可以唤醒该器件。
ADuCRF101集成了ARM的低功耗Cortex-M3处理器， 它是32位RISC机器，提供最高达1.25 DMIPS的峰值性能。 ARM Cortex-M3处理器还具有灵活的14通道直接存储器存储(DMA)控制器，支持通信外设、串行外设接口(SPI)、UART和I2C。 片内还集成128 kB非易失性Flash/EE存储器和16 kB SRAM。
一个16 MHz片内振荡器产生系统时钟。 此时钟在内部进行分频，使处理器在较低频率下工作，以便省电。 该器件还内置一个低功耗32 kHz振荡器，可用于给以下四个定时器提供时钟： 两种通用定时器、唤醒定时器和系统看门狗定时器。
可根据具体应用要求配置多个通信外设。 这些外设包括UART、I2C、SPI、GPIO端口、PWM和RF收发器。
RF收发器提供多种配置，可在862 MHz至928 MHz和431 MHz至464MHz频段内通信。
片内出厂固件支持通过UART进行串行在线下载，并且支持通过串行线接口进行非介入仿真和编程下载。 这些特性都集成在一个支持此精密模拟微控制器系列的低成本开发系统中。
ADuCRF101工作电压为2.2 V至3.6 V，额定温度范围为&40&C至+85&C工业温度范围，采用64引脚LFCSP封装。
电池供电式无线传感器
医疗遥测系统
工业和家庭自动化
安保系统（接入系统）
健康和健身应用
NiBP基于ECG和PPG
NiBP基于BCG和PPG
医疗隔离和病人安全
ECG病人监护
生命科学和医疗仪器
健康、保健和健身监护设备
诊所监护设备
通用LED照明
安防和监控
ADIS16364 iSensor®是一款完整的三轴陀螺仪与三轴加速计惯性检测系统。这款传感器结合了ADI公司的iMEMS®与混合信号处理技术，提供校准的数字惯性检测，是高集成度的解决方案。SPI接口和简单的输出寄存器结构实现了方便的数据访问和配置控制。
通过SPI端口可以访问下列嵌入式传感器：X、Y和Z轴角速度；X、Y和Z轴线性加速度；内部温度；电源；以及辅助模拟输入。惯性传感器在各个轴上执行精密对准，并在-20°C至+70°C的温度范围内（工作温度范围为-40°C至+105°C）对失调和灵敏度进行校准。嵌入式控制器可以动态补偿对传感器的所有主要影响，因此能够在无需测试、电路或用户干预的情况下保证高度精确的传感器输出。
以下可编程特性能够简化系统集成：系统内自动偏置校准、数字滤波与采样速率、自检、电源管理、条件监控，以及辅助数字输入/输出。
这款紧凑型模块的尺寸约为23 mm × 23 mm × 23 mm，并提供方便的柔性连接器系统。
ADXL375是一款小而薄的低功耗3轴MEMS加速度计，具有高达± 200 g的高分辨率测量范围。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI（3线或4线）或者I2C数字接口访问。
集成式存储器管理系统采用32级先进先出(FIFO)缓冲器，可用于存储数据，从而将主机处理器负荷降至最低，并降低整体系统功耗。
低功耗模式支持基于运动的智能电源管理，从而以极低的功耗进行阈值感测和运动加速度测量。
ADXL375采用3 mm × 5 mm × 1 mm、14引脚小型超薄LGA封装。
脑震荡和头部创伤检测
强力事件检测
可穿戴健康监护设备
运动检测/跌倒检测
诊所监护设备
健康、保健和健身监护设备
导弹和精确打击武器
优势和特点
16位、6MSPS SAR ADC系统低功耗驱动器多路复用数据采集的理想选择
优势和特点
运动激活、高端电源开关可编程工作范围超低功耗（“休眠时”为300nA）电池供电应用的完美选择
解决方案通报和手册
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<a href="#" name='低输入偏置电流放大器_(低输入偏置电流放大器 (<100 pA)
<a href="#" name='低功耗放大器_(低功耗放大器 (<1mA/放大器)
<a href="#" name='低压放大器_(低压放大器 (<6V)
<a href="#" name='精密放大器_(Vos<1mV且TCVos精密放大器 (Vos<1mV且TCVos<2uV/C)
<a href="#" name='精密ADC_精密ADC < 20 MSPS
<a href="#" name='高速比较器_(传播延迟高速比较器 (传播延迟<100ns)
ADI拥有超过2,200项专利，并有近800项专利正在申请。在过去50年，ADI在信号处理的研发投入超过90亿美元。
ADI公司的前沿技术可向垂直细分市场提供完善的解决方案。
如今，ADI公司在航天市场上不再只能提供商用或军用B级产品，而是带来了具有尖端技术的数据转换和线性产品。
在这里，你可以找到所有ADI的设计资源，包括参考电路、参考设计、设计工具、仿真模型、评估板、软件驱动程序、封装信息及更多。
ADI公司提供硬件板和软件示例，简化您基于FPGA和基于MCU环境的连接设计工作。
访问ADI在线社区EngineerZone&，与ADI技术专家互动。提出您的棘手设计问题，浏览我们丰富的知识库，或者通过我们的博客了解新技术和ADI公司背后的工程师。
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