燕山大學(xué)儀表一班籃球運動軌跡

基于matlab的圖像目標物運動軌跡的確定

以籃球運動軌跡為例小組成員程序編寫、后期修改查閱資料、ppt的制作資料整理、報告撰寫

目錄1.圖像的讀取2.計算圓形目標物半徑3.求目標物圓心4.設(shè)置跟蹤波門5.繪制曲線前言目的和范圍：為了通過編程，達到通過特定程序?qū)崿F(xiàn)在給定圖片或視頻能夠找出其中核心運動物體的運動變化情況，并繪制出隨時間的運動軌跡曲線。本組成員應(yīng)課題要求，主要是針對圖片方面進行的編程和研究。在現(xiàn)有的程序的基礎(chǔ)上稍作改動可完成視頻類型的讀取計算。預(yù)期結(jié)果：項目的預(yù)期結(jié)果為能過通過程序，讀取圖片，最終出現(xiàn)相關(guān)的運動軌跡曲線。1圖像的讀取首先，對已知60個圖片進行編號，建立空的細胞矩陣，然后用for循環(huán)將圖片讀入并存放在細胞矩陣中。由于視頻是由60幀圖像通過連續(xù)播放從而達到視頻的效果的，所以要達到視頻放映的效果，應(yīng)首先對60幀圖像序列進行順序讀取。60幀圖像存儲在MATLAB的默認路徑中，文件名為00000xxx.bmp。要達到讀取它們的目的，需要使用循環(huán)算法圖，隨后轉(zhuǎn)化為灰度圖像。I={}fori=0:59name=num2str(i);ifi<=9min=strcat('ball0000010',name,'.jpg');elseifi<=99min=strcat('ball000001',name,'.jpg');elsemin=strcat('ball00000',name,'.jpg');endtu=imread(min);B1=rgb2gray(tu);B=medfilt2(B1,[3,3],'symmetric');%用3*3中值濾波濾去噪音

imshow(B,[])

i=i+1;I{i}=B;endfigure;2計算目標物的半徑欲知目標物的軌跡，必先知每幀圖其位置，預(yù)知其位置，必先知其圖形參數(shù)，本項目目標物為球體，則先要知道半徑方法：用幀差法讀圖，找特定圖左右限做差求半徑%用幀差法讀出圖像

forii=1:60R=I{ii}-I{1};imshow(R,[])RB{ii}=R;end%計算運動球體半徑ford=1:60;C=RBijqthov;CC(d)=sum(sum(double(C)));end[dd,d]=max(CC);%找出信息量最豐富的那張圖

Duo=RBbymtlzy;A=[];form=1:240forn=1:320ifDuo(m,n)>40nn=n;A=[A,nn];%找出像素點大于閾值所有點的縱參數(shù)集合

endendenda1=max(A);a2=max(abs(A-a1));banjing=0.5*a2;縱向有信息丟失3計算目標物圓心3.1質(zhì)心做圓心法這里我們使用求矩心(質(zhì)心、形心)來做為圓心。矩心也叫質(zhì)心或重心，是物體對某軸的靜力矩作用中心。如果把目標圖像看成是一塊質(zhì)量密度不均勻的薄板，以圖像上各像素點的灰度作為各點的質(zhì)量密度。這樣就可以借用矩心的定義式來計算目標圖像的矩心。由于計算重心的過程是個統(tǒng)計平均過程,它算出的跟蹤點不是個別的最亮點位置,而是圖像中各個像元灰度加權(quán)平均的位置,隨機誤差小,精度高,穩(wěn)定性好方法一：對60幀灰度圖設(shè)定兩個閾值，二值化方法二：用閾值法直接將幀差圖像做二值化處理，高于閾值設(shè)為1，低于閾值設(shè)為0，再用質(zhì)心法方法三：已知目標物質(zhì)心與半徑，則以質(zhì)心為中心向外輻射為圓域設(shè)為1，外圍區(qū)域設(shè)為0，再用質(zhì)心法經(jīng)過實際驗證，選擇方法三，可以減小噪聲誤差，排除背景圖像對目標物灰度值的吞噬作用T1=150T2=200程序?qū)崿F(xiàn)%質(zhì)心法求每幀圖的球心

forj=1:60M=double(RB{j});X=0;Y=0;PINJUN=0;form=10:220forn=10:300ifM(m,n)>40&&M(m+1,n)>40&&M(m-1,n)>40&&M(m,n+20)>40&&M(m,n-2)<20&&M(m,n-50)<40%找出圖中圓形目標的最左邊緣

m1=m;n1=n;endendendform=1:240forn=1:320

if(m-m1)^2+(n-n1-banjing)^2<(banjing)^2%通過與定點距離大小圈出圖像中圓形面積，防止背景圖像吞噬像素值

M(m,n)=1;elseM(m,n)=0;endy=m*abs(M(m,n));x=n*abs(M(m,n));pinjun=abs(M(m,n));X=X+x;Y=Y+y;PINJUN=PINJUN+pinjun;endend

Xmeanl=X/PINJUN;%求取形心的計算

Ymeanl=Y/PINJUN;Xmean(j)=Xmeanl;Ymean(j)=Ymeanl;end4設(shè)置跟蹤波門為了更好的確定目標物的范圍，同時直觀的監(jiān)測，需要設(shè)置跟蹤波門，本課題為籃球，故設(shè)置圓形跟蹤波門%設(shè)置跟蹤波門fork=1:60T=I{k};heng=Ymean(k);zong=Xmean(k);s1=0;s2=5;hp=5;zp=0;%跟蹤波門的偏差矯正

form=1:240forn=1:320if(m-round(heng)+hp)^2+(n-round(zong)+zp)^2>(banjing+s1)^2&&(m-round(heng)+hp)^2+(n-round(zong)+zp)^2<(banjing+s2)^2;T(m,n)=0;endend

endimshow(T);end必須有跟蹤波門

偏差矯正5繪制曲線通過中心點的坐標，將他們存入一個空的矩陣中，然后通過plot函數(shù)畫出曲線。此時要對球心中心點坐標進行變換，使其參考基線為圖形下底邊%輸出圖像jjj=1:60;Ymean(jjj)=240-Ymean(jjj);%變換坐標figure,plot(jjj,Ymean(jjj))%輸出縱坐標關(guān)于時間的曲線title('籃球運動二維軌跡');ylabel('籃球重心縱坐標')%Ymean(jjj)=240-Ymean(jjj)Xmean(jjj)=mean(Xmean(:));figure,plot3(jjj,Ymean(jjj),Xmean(jjj),'g-')%輸出橫縱坐標關(guān)于時間的曲線title('籃球運動三維軌跡')籃球運動軌跡縱坐標關(guān)于時間曲線籃球運動軌跡三維坐標曲線以上算法能實現(xiàn)：對于固定攝像機拍攝的任意的球形運動物體，能實現(xiàn)自主

圖像轉(zhuǎn)化、計算目標物大小，設(shè)置跟蹤波門、輸出運動曲線，

除了對波門做偏差微調(diào)以外無需任何人工干預(yù)。結(jié)束語本次的課題在我組成員的共同努力下，能夠較為滿意的完成了題目要求的內(nèi)容。在本次課題中我們分工明確，通過對實現(xiàn)算法的探討、程序的編寫調(diào)試，對圖像處理這門課以及matlab的使用有了更深刻的認