32、目标跟踪：原理、策略与应用

目标跟踪：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，在每个时间点会有一些测量值，这些测量值可能是图像点的位置、图像区域的位置和矩等，但它们不一定都与目标相关，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，目标是从测量值和动力学模型中推断出世界的状态。

目标跟踪在实际中有重要意义，以下是一些常见的应用场景：
1. 动作捕捉 ：准确跟踪移动人物的 3D 形态，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替身。还可以修改动作记录以获得不同的动作。
2. 运动识别 ：物体的运动具有特征性，通过运动可以确定物体的身份和行为。
3. 监控 ：了解物体的行为很有用，例如机场不同类型的卡车应有不同的固定移动模式，若不符合则可能有问题。计算机系统可以监控活动并在检测到问题时发出警告。
4. 目标定位 ：大量跟踪文献关注确定射击目标并命中它，虽然常使用雷达或红外信号而非视觉信号，但基本问题相同，即根据测量序列推断物体未来位置和确定瞄准方向。

二、简单跟踪策略

通常将运动物体视为具有一个状态，该状态可能无法直接观察到，但编码了我们关心的物体属性或描述其运动所需的信息。状态可能包含位置、速度、加速度、外观等。状态随时间变化，我们会得到依赖于新状态的新测量值，即观测值。在许多问题中，观测值是状态的测量值，可能包含一些噪声；在其他问题中，观测值是状态的函数。有些