بخشی از مقاله
خلاصه :
ردگیری اشیاء متحرک در دنبالههایی از تصاویر یکی از شاخه-های مهم و کاربردی بینائی ماشین را تشکیل میدهد .از این رو در طی چند دهه اخیر فعالیتهای پژوهشی گستردهای به منظور حل این مسأله از سوی پژوهشگران صورت گرفته و روشهای بسیار متنوعی برای حل آن در کاربردهای مختلف پیشنهاد شده است. به دلیل گستردگی ذاتی مسأله و تنوع روشهای پیشنهادی، احاطه بر سوابق این موضوع و انجام پژوهش در آن کار سهل و سادهای نیست.
لذا ارائه مسائل مطرح در این زمینه و بررسی سوابق آن میتواند کمک شایان توجهی به پژوهش در این زمینه نموده و کار را تسهیل نماید. این مقاله کلیات مسأله ردگیری را همراه با شکلها و جداول، مورد بحث قرار میدهد و پژوهشهای انجام شده در این زمینه را معرفی و به شکلی مفید دستهبندی مینماید. هدف از این مقاله معرفی انواع ردیابی و روشهای مطرح آن و همچنین ذهنیت دادن به پژوهشگران در ردیابی دنبالهای از تصاویر با توجه به شرای موجود در رهگیری است . طبقهبندی شامل روشهای مبتنی بر مدل، ویژگی، ناحیه و کلیشه، کانتور، رنگ و حوزه فرکانس میباشد. همچنین، کاربردهای مختلفی از سیستمهای ردگیری نیز در طی بحثها مطرح میشوند.
-1 مقدمه
در طول تاریخ چالشهای زیادی برای رسیدن به زندگی آسودهتر در پیش روی انسان بوده است. در مقابل انسان موجودی است که خداوند به او قدرت تفکر بخشیده است. قدرت تفکر انسان و شناخت محی توس او راه را برای گسترش علوم مختلف باز کرده است. با توسعه علوم مختلف به خصوص علم الکترونیک و بکار گیری آن، پیشرفت چشمگیری در زندگی انسان حاصل شده است و مشکلات و دغدغههای بسیاری از آن برطرف شده است.
امروزه با سریعتر و ارزانتر شدن پردازنده- ها، رایانهها در همه عرصههای زندگی انسانها وارد شدهاند. بینایی ماشین یکی از شاخههای نوین علوم کامپیوتری است که در سالهای اخیر با افزایش دوربینهای فیلمبرداری دیجیتال ارزان قیمت و با کیفیت و همچنین افزایش نیاز برای تحلیلهای خودکار ویدئویی علاقه- مندیهای زیادی را نسبت به خود ایجاد کرده است و پیشرفت سریع و قابل توجهی داشته است.
بینایی ماشین با ترکیب روشهای مربوط به پردازش تصویر و ابزارهای یادگیری ماشینی، رایانه را قادر به درک هوشمند معنا و محتوای تصاویر میکند. ردیابی شیء یک عمل اساسی برای بسیاری از کاربردهای سطح بالای بینایی ماشین مانند بازشناسی براساس حرکت، نظارت خودکار، نمایه گذاری فایلهای ویدئویی، ارتباطات متقابل انسان و رایانه، نطارت ترافیکی و هدایت وسایل نقلیه است که امروزه در بالاترین سطح توجه خود قرار دارد.[1] یکی ازکاربردهای سیستم ردگیری در رباتیک خودگردان[2 ] است.
رباتهایی که در محیطهای پویا کار میکنند باید قادر به تعامل با دیگر اشیاء، مانند انسانها، اشیاء موجود در محی یا رباتهای دیگر باشند. قابلیت جلوگیری از برخورد [3] با استفاده از تخمین حرکت، علاوهبر دارا بودن دقت فیزیکی، به رباتهااجازه عملکرد آزادانه در یک محی متغیر را میدهد. سیستمهای نظارت و مراقبت [4] از جمله مهمترین کاربردهای یک سیستم ردگیری میباشند. در این سیستمها با استفاده از یک یا چند سنسور میتوان بطور پیوسته مکان مورد نظر را تحت کنترل قرار داد.
این مکان میتواند یک بازار خرید، یک فرودگاه، یک موزه، یک محدوده نظامی، یک پارکینگ یا هر محل دیگری که از نظر امنیتی دارای اهمیت است، باشد. سرگرمیها، بازیهای کامپیوتری و واسطهای کاربر [5] را میتوان بعنوان دیگر جایگاه استفاده از سیستم ردگیری ذکر نمود. دریک محی واقعیت مجازی ، یک کامپیوتر میتواند شاهد رفتارها وحرکتهای کاربر بوده و به حرکات او پاسخ دهد. بازیها میتوانند صحنه خود را با توجه به حرکت رقیب بطور مناسب تغییر دهند. خودروها و وسائل نقلیه خودگردان [6] نیز به میزان زیادی از سیستمهای ردگیری بهره می- برند.
یک سیستم بینایی پیشرفته در یک خودرو میتواند برای مکانیابی اشیاء متحرک موجود در مسیر [7] ، تعقیب جاده و جلوگیری از ایجاد برخورد [8] مورد استفاده واقع شود. ساختار کلی این مقاله مروری در چندین قسمت تدوین شده است که در ابتدا تعریف ردیابی شیء و نمونهای از کاربردهای آن در زمینههای مختلف ارایه خواهد و در بخش بعدی طبقه بندی روشهای ردیابی و سپس عناصر و مشخصات سیستمهای ردگیری را بحث خواهیم کرد و سپس نمونههایی از روشهای ردیابی ارائه خواهد شد و در نهایت نیز نتیجهگیری از کل مطالب را خواهیم داشت.
-2 ردیابی شیء و کاربردهای آن
در سادهترین شکل، ردیابی میتواند به عنوان مسئله تخمین مسیر حرکت یک شیء وقتی که شیء در صحنه حرکت میکند، تعریف شود. به بیان دیگر میخواهیم بدانیم شیء در هر زمان در کجای تصویر قرار دارد. ردیاب همچنین میتواند ناحیهای در تصویر که توس شیء در هر زمان اِشغال میشود را بیابد، در این صورت از خروجی سیستم تشخیص و ردیابی که همان اشیاء مورد ردیابی میباشد، میتوان در پردازشهای مرتبه بالاتر مانند تعبیر و تفسیر حرکت، تشخیص نوع رفتار و نظایر آن استفاده نمود.
در ردیابی، شیء مورد نظر می- تواند هر چیزی که مورد علاقه برای تحلیلهای بیشتر است در نظر گرفته شود. برای مثال قایقها در دریا، ماهیها در آکواریوم، وسائل نقلیه در جاده، هواپیما در هوا، افراد در حال راه رفتن در پیاده رو و خیابان، یک غدهی سرطانی در بدن یا حبابی درون آب، همه اینها یک مجموعه از اشیاء هستند که میتوانند در یک حوزه خاص موضوع ردیابی باشند. ردیابی شیء یک مرحله مقدماتی برای بسیاری از کاربردهای سطح بالای بینایی ماشین است و با گسترش کاربردهای بینایی ماشین در زندگی روزانه انسان هر روز بر اهمیت آن افزوده میشود. در ادامه چند کاربرد مهم ردیابی شیء معرفی شده است.
