1  引言

1。1  研究背景及意义

目标追踪具有广阔的应用场景，一直是计算机视觉与图形图像领域关注的重点方向，随着计算机硬件性能的不断提升以及目标识别算法的不断改进，目标追踪得以应用于日常生活中来，包括日常的安全监控，军事以及生物医学等多个领域，凸显了其广阔的应用前景和潜在的商业价值。与运动目标追踪有密切联系的主要应用有：

1。人机交互，在实际生产生活中最常见的人机互动是利用鼠标、键盘、显示器等接口完成的，为了使交互过程更加简便和人性化，我们需要机器在没有直接接触人的情况下，通过采集人的姿态、面部表情等变化，利用相关的图像视觉理论分析对应的视频信号，从而跟踪人类的肢体运动，识别和理解人类的手势等细节动作，彻底改变目前已有的人机交互方式。

2。军事应用，军事应用技术在目标跟踪领域技术要求远高于民用技术，长期以来军事需求一直推动着技术的进步。军事打击自从导弹的诞生以来就一直寻求一种能够对目标进行定位、跟踪的方法，空空导弹，远程弹道导弹，精确制导炸弹，鱼类，反舰导弹等制导类武器均需要对目标进行精确定位来实现追踪。目前已经得到军事应用的无人机如美国的捕食者，中国的彩虹以及翼龙系列均有目标追踪系统，其自身携带的导航功能模块，能够实现一定程度的自主飞行。近年来，我国的民用无人机技术也已经能够达到自主避障功能。

2。运动分析，该技术主要应用于运动员的专业分析领域，通过对不同部位动作变化来分析其机理与潜在的改进空间，用来提升运动员的水平，对探究人体运动机制有很大价值。

3。医学诊断，在用于精确病情位置的超声成像中，目标追踪技术有着广泛的应用前景。由于超声图像噪声非常大，通过人的肉眼直接采集有关病灶的有效信息是非常困难的。如果对有用目标实施确切的自动识别跟踪，将会极大帮助医生的实时诊断。

4。视频监控，在民用安全领域目标跟踪技术的应用非常广泛，最普遍的就是视频监控。无论是商场、银行还是城市道路等对安全要求敏感的场合，都设有摄像头以实现实时监测。视频监控系统可以通过摄像头采集序列图像，同样的利用目标追踪技术分析理解感兴趣的目标，减少对人工的依赖。

目标追踪的基本思路是从前后连续的图像中对目标进行检测，然后通过特定的方法不断的跟踪目标的运动。目标追踪有两个难点，一个就是目标的识别，它需要在不同的场景下均能稳定的识别出具有形态，亮度变化的目标；另一个就是如何对检测出来的目标进行跟踪。目标的检测将不同图像中的目标识别出来，做出标定。通过对目标对象的检测我们可以得到其相关运动信息，而利用这些信息，就可以对目标对象进行分割、分析处理，为后面的目标跟踪部分做铺垫。有了前面目标检测的基础，目标跟踪利用目标对象的特征点，在视频连续或者间隔抽取的帧图像中进一步搜索与目标对象最相似的区域范围，由相似区域的确定，构建出目标的真实运动轨迹，实现目标追踪。与此同时，目标跟踪的结果也可为目标检测提供更完善的信息，从而准确的提取目标。近年来围绕这个问题众多学者对其进行了研究，但由于景物的复杂性与多样性，目标追踪仍然是一个大挑战，因此，开展对复杂环境下目标追踪的研究具有重要意义。

1。2  国内外研究现状

2  目标追踪的主流方法

2。1  运动目标的检测

目标检测是实现追踪的前提，依据摄像头与运动目标之间是否存在相对运动，关于目标检测的算法可分为静态背景下的检测和动态背景下的检测，静态背景下的摄像头往往保持固定，只有目标在整个监控过程中进行运动，其主流方法有：