燕山大學(xué)儀表一班籃球運(yùn)動(dòng)軌跡

基于matlab的圖像目標(biāo)物運(yùn)動(dòng)軌跡的確定

以籃球運(yùn)動(dòng)軌跡為例小組成員程序編寫(xiě)、后期修改查閱資料、ppt的制作資料整理、報(bào)告撰寫(xiě)

目錄1.圖像的讀取2.計(jì)算圓形目標(biāo)物半徑3.求目標(biāo)物圓心4.設(shè)置跟蹤波門(mén)5.繪制曲線前言目的和范圍：為了通過(guò)編程，達(dá)到通過(guò)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(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)變化情況，并繪制出隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。本組成員應(yīng)課題要求，主要是針對(duì)圖片方面進(jìn)行的編程和研究。在現(xiàn)有的程序的基礎(chǔ)上稍作改動(dòng)可完成視頻類(lèi)型的讀取計(jì)算。預(yù)期結(jié)果：項(xiàng)目的預(yù)期結(jié)果為能過(guò)通過(guò)程序，讀取圖片，最終出現(xiàn)相關(guān)的運(yùn)動(dòng)軌跡曲線。1圖像的讀取首先，對(duì)已知60個(gè)圖片進(jìn)行編號(hào)，建立空的細(xì)胞矩陣，然后用for循環(huán)將圖片讀入并存放在細(xì)胞矩陣中。由于視頻是由60幀圖像通過(guò)連續(xù)播放從而達(dá)到視頻的效果的，所以要達(dá)到視頻放映的效果，應(yīng)首先對(duì)60幀圖像序列進(jìn)行順序讀取。60幀圖像存儲(chǔ)在MATLAB的默認(rèn)路徑中，文件名為00000xxx.bmp。要達(dá)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(jì)算目標(biāo)物的半徑欲知目標(biāo)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(xiàng)目目標(biāo)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(jì)算運(yùn)動(dòng)球體半徑ford=1:60;C=RBjpt79hj;CC(d)=sum(sum(double(C)));end[dd,d]=max(CC);%找出信息量最豐富的那張圖

Duo=RBlfrf3pd;A=[];form=1:240forn=1:320ifDuo(m,n)>40nn=n;A=[A,nn];%找出像素點(diǎn)大于閾值所有點(diǎn)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(jì)算目標(biāo)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(lái)做為圓心。矩心也叫質(zhì)心或重心，是物體對(duì)某軸的靜力矩作用中心。如果把目標(biāo)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(diǎn)的灰度作為各點(diǎn)的質(zhì)量密度。這樣就可以借用矩心的定義式來(lái)計(jì)算目標(biāo)圖像的矩心。由于計(jì)算重心的過(guò)程是個(gè)統(tǒng)計(jì)平均過(guò)程,它算出的跟蹤點(diǎn)不是個(gè)別的最亮點(diǎn)位置,而是圖像中各個(gè)像元灰度加權(quán)平均的位置,隨機(jī)誤差小,精度高,穩(wěn)定性好方法一：對(duì)60幀灰度圖設(shè)定兩個(gè)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(biāo)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(guò)實(shí)際驗(yàn)證，選擇方法三，可以減小噪聲誤差，排除背景圖像對(duì)目標(biāo)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(biāo)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(guò)與定點(diǎn)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(jì)算

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

偏差矯正5繪制曲線通過(guò)中心點(diǎn)的坐標(biāo)，將他們存入一個(gè)空的矩陣中，然后通過(guò)plot函數(shù)畫(huà)出曲線。此時(shí)要對(duì)球心中心點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)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(biāo)figure,plot(jjj,Ymean(jjj))%輸出縱坐標(biāo)關(guān)于時(shí)間的曲線title('籃球運(yùn)動(dòng)二維軌跡');ylabel('籃球重心縱坐標(biāo)')%Ymean(jjj)=240-Ymean(jjj)Xmean(jjj)=mean(Xmean(:));figure,plot3(jjj,Ymean(jjj),Xmean(jjj),'g-')%輸出橫縱坐標(biāo)關(guān)于時(shí)間的曲線title('籃球運(yùn)動(dòng)三維軌跡')籃球運(yùn)動(dòng)軌跡縱坐標(biāo)關(guān)于時(shí)間曲線籃球運(yùn)動(dòng)軌跡三維坐標(biāo)曲線以上算法能實(shí)現(xiàn)：對(duì)于固定攝像機(jī)拍攝的任意的球形運(yùn)動(dòng)物體，能實(shí)現(xiàn)自主

圖像轉(zhuǎn)化、計(jì)算目標(biāo)物大小，設(shè)置跟蹤波門(mén)、輸出運(yùn)動(dòng)曲線，

除了對(duì)波門(mén)做偏差微調(diào)以外無(wú)需任何人工干預(yù)。結(jié)束語(yǔ)本次的課題在我組成員的共同努力下，能夠較為滿(mǎn)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(guò)對(duì)實(shí)現(xiàn)算法的探討、程序的編寫(xiě)調(diào)試，對(duì)圖像處理這門(mén)課以及matlab的使用有了更深刻的認(rèn)