【图像处理】基于matlab Kalman滤波目标跟踪【含Matlab源码 388期】

一、简介

运动物体跟踪实际上就是对运动物体位置的测量和估计，和称小兔兔体重一样，我们也有两个渠道可以知道运动物体的位置，一个是我们观察到的，目标A在的某一帧图像的某个坐标点，另一个是我们根据前面几帧里目标的运动情况估计出来的，这个估计是假定目标运动是光滑的（当然也可以有其他模型），在这个根据以前运动做出的估计和我们测出来的目标点位置之间做个加权平均，就是现在的估计值，对下一帧做同样处理，加权平均的权值就是Kalman增益，根据Kalman提供的算法可由以往的误差大小和分布推出，这就是全部的用Kalman滤波做目标跟踪的概念。
Kalman滤波理论主要应用在现实世界中个，并不是理想环境。主要是来跟踪的某一个变量的值，跟踪的依据是首先根据系统的运动方程来对该值做预测，比如说我们知道一个物体的运动速度，那么下面时刻它的位置按照道理是可以预测出来的，不过该预测肯定有误差，只能作为跟踪的依据。另一个依据是可以用测量手段来测量那个变量的值，当然该测量也是有误差的，也只能作为依据，不过这2个依据的权重比例不同。最后kalman滤波就是利用这两个依据进行一些列迭代进行目标跟踪的。
在这个理论框架中，有2个公式一定要懂，即：

二、源代码

clear,clc
% 计算背景图像
Imzero = zeros(240,320,3);
for i = 1:5
Im{
     i} = double(imread(['DATA/',int2str(i),'.jpg']));
Imzero = Im{
     i}+Imzero;
end
Imback = Imzero/5;
[MR,MC,Dim] = size(Imback);
% Kalman滤波器初始化
R=[[0.2845,0.0045]',[0.0045,0.0455]'];
H=[[1,0]',[0,1]',[0,0]',[0,0]'];
Q=0.01*eye(4);
P = 100*eye(4);
dt=1;
A=[[1,0,0,0]',[0,1,0,0]',[dt,0,1,0]',[0,dt,0,1]'];
g = 6; 
Bu = [0,0,0,g]';
kfinit=0;
x=zeros(100,4);
% 循环遍历所有图像
for i = 1 : 60
  % 导入图像
  Im = (imread(['DATA/',int2str(i), '.jpg'])); 
  imshow(Im)
  imshow(Im)
  Imwork = double(Im);
  %提取球的质心坐标及半径
  [cc(i),cr(i),radius,flag] = extractball(Imwork,Imback,i);
  if flag==0
    continue
  end
  %用绿色标出球实际运动的位置
hold on
    for c = -1*radius: radius/20 : 1*radius
      r = sqrt(radius^2-c^2);
      plot(cc(i)+c,cr(i)+r,'g.')
      plot(cc(i)+c,cr(i)-r,'g.')
end
  % Kalman器更新
  if kfinit==0
    xp = [MC/2,MR/2,0,0]'
  else
    xp=A*x(i-1,:)' + Bu
  end
  kfinit=1;
  PP = A*P*A' + Q
  K = PP*H'*inv(H*PP*H'+R)
  x(i,:) = (xp + K*([cc(i),cr(i)]' - H*xp))';
  x(i,:)
  [cc(i),cr(i)]
  P = (eye(4)-K*H)*PP
%用红色画出球实际的运动位置
  hold on
    for c = -1*radius: radius/20 : 1*radius
      r = sqrt(radius^2-c^2);
      plot(x(i,1)+c,x(i,2)+r,'r.')
      plot(x(i,1)+c,x(i,2)-r,'r.')
    end
      pause(0.3)
end
function [cc,cr,radius,flag]=extractball(Imwork,Imback,index)
% 功能：提取图像中最大斑点的质心坐标及半径
% 输入：Imwork-输入的当前帧的图像；Imback-输入的背景图像；index-帧序列图像序号
% 输出：cc-质心行坐标；cr-质心列坐标；radius-斑点区域半径；flag-标志
  cc = 0;
  cr = 0;
  radius = 0;
  flag = 0;
  [MR,MC,Dim] = size(Imback);
  % 将输入图像与背景图像相减，获得差异最大的区域
  fore = zeros(MR,MC);          
  fore = (abs(Imwork(:,:,1)-Imback(:,:,1)) > 10) ...
     | (abs(Imwork(:,:,2) - Imback(:,:,2)) > 10) ...
     | (abs(Imwork(:,:,3) - Imback(:,:,3)) > 10);  
  foremm = bwmorph(fore,'erode',2); % 运用数学形态学去除微小的噪声
  % 选择大的斑点对其周围进行标记
  labeled = bwlabel(foremm,4);
  stats = regionprops(labeled,['basic']);
  [N,W] = size(stats);
  if N < 1
    return   
  end
 % 如果大的斑点的数量大于1，则用冒泡法进行排序
  id = zeros(N);
  for i = 1 : N
    id(i) = i;
  end
  for i = 1 : N-1
    for j = i+1 : N
      if stats(i).Area < stats(j).Area
        tmp = stats(i);
        stats(i) = stats(j);
        stats(j) = tmp;
        tmp = id(i);
        id(i) = id(j);
        id(j) = tmp;
      end
    end
  end

三、运行结果

四、备注

完整代码或者代写添加QQ 1564658423
往期回顾>>>>>>
【图像识别】基于matlab路面裂缝识别含GUI【含Matlab源码 009期】
【图像识别】基于matlab身份证号码识别【含Matlab源码 014期】
【图像压缩】基于matlab图像处理教程系列之图像压缩【含Matlab源码 024期】
【图像分割】基于matlab图像处理教程系列之图像分割（一）【含Matlab源码 025期】
【图像分割】基于matlab图像处理教程系列之图像分割（二）【含Matlab源码 026期】
【模式识别】基于matlab指纹识别【含Matlab源码 029期】
【模式识别】基于matlab银行卡号识别【含Matlab源码 030期】
【图像聚类】基于matlab FCM和改进的FCM脑部CT图像聚类【含Matlab源码 074期】
【图像评价】基于matlab CCF算法的图像质量评价【含Matlab源码 075期】
【图像增强】基于matlab局部对比度增强的CLAHE算法之直方图增强【含Matlab源码 076期】
【图像融合】基于matlab Frequency Partition之图像融合【含Matlab源码 077期】
【图像评价】基于matlab SVM之图像无参考质量评价【含Matlab源码 078期】
【图像处理】基于matlab DWT+DCT+PBFO改进图像水印隐藏提取含GUI【含Matlab源码 081期】
【图像变换】基于matalb DIBR-3D图像变换【含Matalb源码 082期】
【图像融合】基于matlab CBF算法的图像融合【含Matlab源码 083期】
【图像分割】基于matlab模糊聚类算法FCM的图像分割【含Matlab源码 084期】
【图像分割】基于形态学重建和过滤改进FCM算法（FRFCM）的的图像分割【Matlab 085期】
【图像去噪】基于matlab自适应形态学的图像去噪【含Matlab源码 086期】
【图像增强】基于matlab DEHAZENET和HWD的水下去散射图像增强【含Matlab 087期】
【图像增强】基于matlab PSO寻优ACE的图像增强【含Matlab源码 088期】
【图像增强】基于matlab区域相似变换函数和蜻蜓算法之灰度图像增强【含Matlab源码 089期】
【图像重建】基于matlab图像重建之ASTRA算法【含Matlab源码 090期】
【图像分割】基于matlab四叉树图像分割【含Matlab源码 091期】
【图像分割】基于matlab心脏中心线提取【含Matlab源码 092期】
【图像识别】基于matlab svm植物叶子疾病检测和分类【含Matlab源码 093期】
【图像识别】基于matlab模板匹配之手写数字识别系统GUI界面【含Matlab源码 094期】
【图像识别】基于matlab不变矩的数字验证码识别含GUI界面【含Matlab源码 095期】
【图像识别】基于matlab条形码识别系统【含Matlab源码 096期】
【图像识别】基于matlab RGB和BP神经网络的人民币识别系统含GUI界面【含Matlab源码 097期】
【图像识别】基于matlab cnn卷积神经网络之验证码识别【含Matlab源码 098期】
【图像直线拟合】基于matlab最小二乘法的图像直线拟合【含Matlab源码 100期】
【图像去雾】基于matlab暗通道之图像去雾【含Matlab源码 101期】
【图像分割】基于matlab直觉模糊C均值聚类的图像分割IFCM【含Matlab源码 120期】
【图像分割】基于matlab最大类间方差法(otsu)图像分割【含Matlab源码 121期】
【模式识别】基于matlab银行监控系统人脸识别【含Matlab源码 125期】
【模式识别】基于matlab GUI界面的疲劳检测系统【含Matlab源码 126期】
【图像识别】基于matlab国外车牌识别【含Matlab源码 128期】
【图像分割】基于matlab蚁群优化模糊聚类的图像分割【含Matlab源码 130期】
【模式识别】基于matalb GUI界面的水果检测系统【含Matlab源码 173期】
【模式识别】基于matalb GUI界面的水果分类系统【含Matlab源码 174期】
【模式识别】基于matalb GUI界面的水果分级系统【含Matlab源码 175期】
【模式识别】基于matlab人脸识别之检测脸、眼、鼻子和嘴【含Matlab源码 178期】
基于matlab GUI界面处理录音与音频【含Matlab源码 181期】
【图像处理】基于matlab GUI界面的图像加解密【含Matlab源码 182期】
【模式识别】基于matlab GUI界面BP网络之手写体大写字母识别【含Matlab源码 183期】
【图像分割】基于matlab GUI界面医学影像分割【含Matlab源码 184期】
【图频处理】基于matlab GUI界面环图像处理与音乐播放系统【含Matlab源码 185期】
【图像隐藏】基于matlab Laguerre 变换的图像隐藏【含Matlab源码 193期】
【图像处理】基于matlab dwt函数实现二维小波变换【含Matlab源码 198期】
【图像处理】基于matlab分形插值算法调换图片【含Matlab源码 197期】
【图像边缘检测】基于matlab GUI界面图像边缘检测系统【含Matlab源码 203期】
【图像几何运算】基于matlab GUI界面之图像几何运算系统【含Matlab源码 206期】
【图像处理】基于matlab GUI界面之图像处理系统【含Matlab源码 207期】
【图像识别】基于matlab细胞识别和边缘检测【含Matlab源码 210期】
【模式识别】基于matlab 反馈神经Hopfield的数字识别【含Matlab源码 226期】
【模式识别】基于matlab之指纹图像细节特征提取 【含Matlab源码 227期】
【图像分割】基于matlab RGB HSV YCbCr Lab颜色空间人脸检测之图像分割【含Matlab源码 228期】
【图像压缩】基于matlab小波变换的图像压缩【含Matlab源码 229期】
【模式识别】基于matlab GUI界面的火灾检测【含Matlab源码 249期】
【模式识别】基于matlab Hough变换的答题卡识别【含Matlab源码 250期】
【模式识别】基于matlab二值膨胀差分和椒盐滤波之教室内人数识别系统【含Matlab源码 251期】
【小波变换】基于matlab GUI界面DWT与SVD算法的数字水印 【含Matlab源码 253期】
【模式识别】基于matlab差影法之三维人体姿态行为识别【含Matlab源码 277期】
【图像分割】基于matlab粒子群优化T熵图像分割【含Matlab源码 286期】
【图像分割】基于matlab粒子群优化指数熵图像分割【含Matlab源码 287期】
【边缘检测】基于matlab插值法亚像素边缘检测【含Matlab源码 306期】
【模式识别】基于matlab GUI贝叶斯最小错误率手写数字识别【含Matlab源码 308期】
【模式识别】基于matlab PCA手写数字识别【含Matlab源码 309期】
【模式识别】基于matlab 特征匹配的英文印刷字符识别【含Matlab源码 310期】
【模式识别】基于matlab知识库的手写体数字识别【含Matlab源码 311期】
【模式识别】基于matlab之银行卡数字识别【含Matlab源码 312期】
【图像识别】基于matlab表情检测【含Matlab源码 317期】
【图像检测】基于matlab LSD直线检测【含Matlab源码 318期】
【图像融合】红外与可见光的融合与配准算法【含Matlab源码 319期】
【图像识别】基于matlab帧差法跌倒检测【含Matlab源码 320期】
【图像识别】基于matlab组合BCOSFIRE过滤器进行墙体裂缝识别【含Matlab源码 321期】
【模式识别】基于matlab中值滤波和二值化的跌倒检测【含Matlab源码 344期】
【图像隐写】基于matlab DCT的图像隐写【含Matlab源码 365期】
【图像隐写】基于matlab LSB的图像隐写提取【含Matlab源码 366期】
【图像隐写】基于matlab高斯模型的JPEG图像隐写【含Matlab源码 367期】
【图像隐写】基于matlab图像自适应隐写算法wow【含Matlab源码 368期】
【模式识别】基于matlab GUI SVM和PCA的人脸识别【含Matlab源码 369期】
【视频识别】基于matlab轨迹方法行为识别【含Matlab源码 375期】
【模式识别】基于matlab GUI HSV和RGB模型水果分类【含Matlab源码 380期】
【图像处理】基于matlab GUI数字图像处理平台【含Matlab源码 381期】
【图像分割】基于matlab的视网膜图像分割【含Matlab源码 382期】
【模式识别】基于matlab k-means聚类的手势识别【含Matlab源码 386期】
【图像处理】基于Hough变换的人眼虹膜定位【含Matlab源码 387期】