32、目标跟踪技术：原理、策略与应用

目标跟踪技术：原理、策略与应用

一、目标跟踪概述

目标跟踪是根据一系列图像对物体的运动进行推断的问题。通常，在每个（概念上的）时钟周期会有一些测量值，这些测量值可能是某些图像点的位置、某些图像区域的位置和矩等，但并非所有测量值都与目标相关，有些可能来自感兴趣的物体，有些可能来自其他物体或噪声。我们会对物体的状态进行编码，并建立状态随时间变化的模型，期望从测量值和动力学模型中推断出物体的状态。

目标跟踪问题具有重要的实际意义，以下是一些常见的应用场景：
1. 运动捕捉 ：精确跟踪移动人物的 3D 构型，记录其动作，用于驱动渲染过程，如控制卡通角色、虚拟群众演员或虚拟特技替身，还可修改动作记录以获得不同动作。
2. 基于运动的识别 ：物体的运动具有特征性，可通过运动确定物体的身份和行为。
3. 监控 ：了解物体的行为有助于发现异常情况，如机场不同类型卡车的运动模式应固定，若出现异常可通过计算机系统监测并发出警告。
4. 目标定位 ：大量跟踪文献关注确定射击目标和命中目标，主要使用雷达或红外信号进行跟踪，核心问题是根据测量序列推断物体未来位置并确定瞄准点。

二、简单跟踪策略

一般认为运动物体具有状态，该状态可能无法直接观察到，但编码了物体的所有相关属性或用于描述其运动的必要信息。状态可能包含位置、速度、加速度、外观等，状态随时间变化，新的状态会产生新的测量值，即观测值。在许多问题中，观测值是状态的测量值，可能包含噪声；在其他问题中，观测值是状态的函数。部分跟踪问题有状态随时