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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2007.tde-13072007-165802
Document
Author
Full name
Rodrigo Andrade de Bem
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2007
Supervisor
Committee
Reali Costa, Anna Helena (President)
Cesar Junior, Roberto Marcondes
Cruz, José Jaime da
Title in Portuguese
Uma abordagem livre de modelo para rastreamento de objetos em seqüências de imagens.
Keywords in Portuguese
Inteligência artificial
Processamento digital de imagens
Rastreamento visual
Visão computacional
Abstract in Portuguese
Este trabalho propõe uma abordagem para o rastreamento de objetos observados em seqüências de imagens. O objetivo principal é o desenvolvimento de uma metodologia eficiente, capaz de realizar o rastreamento de um ou mais alvos heterogêneos, usando pouca informação a priori sobre os mesmos. Para alcançar este objetivo é proposta a descrição dos alvos livre de um modelo explícito de forma, através de uma representação baseada em contornos, a qual é interessante pois tem a capacidade de adaptar-se dinamicamente a alvos com formas heterogêneas de modo eficaz. Além disso, é usado um modelo de movimento único e simples, considerando somente translação e mudança de escala quadro a quadro. Este modelo possibilita o tratamento de movimentos suaves e previamente desconhecidos dos alvos. O rastreamento de cada alvo é executado com a combinação de dois Filtros de Kalman: um para estimação do movimento e outro para estimação do contorno. O modelo de observação é baseado em linhas de medida 1D fixadas ao longo do contorno estimado e tem baixo custo computacional. Experimentos foram conduzidos para avaliar a eficácia e eficiência da proposta, utilizando seqüências de imagens controladas e reais. Os resultados mostram que a abordagem proposta é capaz de rastrear alvos distintos (figuras geométricas, pessoas e robôs móveis), executando diferentes movimentos considerando a posição de observação da câmera. Embora haja uma relação crítica entre a variação quadro a quadro do movimento e da forma dos alvos, e o nível de ruído nas imagens, a abordagem é adequada nos casos em que informações detalhadas a respeito do movimento e da forma dos alvos não são disponíveis.
Title in English
A model-free approach for object tracking in sequences of images.
Keywords in English
Artificial intelligence
Computer vision
Digital image processing
Visual tracking
Abstract in English
This work proposes an approach to track objects observed in sequences of images. The main objective is the development of an efficient methodology, capable of performing the tracking of one or more heterogeneous targets by using a small amount of a priori information about them. To accomplish this objective we propose a description of the targets free of an explicit shape model. This description is a contour-based representation, which is interesting because it is capable of adapting dynamically to targets that have heterogeneous shapes in an effective way. Besides this, a unique and simple movement model is used, considering only translation and scaling frame by frame. This model allows treating smooth and previously unknown targets movements. The tracking of each target is executed by the combination of two Kalman Filters: one used to estimate movement and another one to estimate contour. The observation model is based on 1D measurement lines fixed along the estimated contour and requires low computational power. Experiments were performed to evaluate the efficacy and the efficiency of the proposal, using controlled and real image sequences. Results show that the proposed approach is capable of tracking distinct targets (geometric figures, human bodies and mobile robots), which execute different movements regarding the observation position of the camera. Despite the critical tradeoff between the frame by frame variation of the targets movements and shapes and the level of noise in the images, the approach showed to be adequate for those cases of application where detailed information about target movement and shape are not available.
 
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ABSTRACT.doc (71.00 Kbytes)
dissertacao.pdf (1.41 Mbytes)
MPCSedrev.doc (75.50 Kbytes)
MPCSedrev.pdf (11.35 Kbytes)
RESUMO.doc (71.00 Kbytes)
Publishing Date
2007-08-15
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • BEM, Rodrigo Andrade de, e Costa, Anna Helena Reali. Rastreamento visual de múltiplos objetos baseado em contornos aplicado ao futebol de robôs. In III Encontro de Robótica Inteligente, Campo Grande, MS, 2006. Anais do XXVI Congresso da Sociedade Brasileira de Computaçao (CSBC 2006).Campo Grande, MS : Sociedade Brasileira de Computaçao, 2006.
  • BEM, Rodrigo Andrade de, e Costa, Anna Helena Reali. Rastreamento visual de múltiplos objetos utilizando uma abordagem livre de modelo. In XVI Congresso Brasileiro de Automática, Salvador, 2006. Anais do XVI Congresso Brasileiro de Automática.São Paulo : Sociedade Brasileira de Automática, 2006.
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