北京航空航天大学：《数字图像处理》课程教学资源（课件讲稿）第七章 目标检测与跟踪（目标探测与识别技术）

目标探测与识别技术 主讲人：赵丹培 宇航学院图像处理中心C座405 zhaodanpei@buaa.edu.cn 2016年12月2日 1

目标探测与识别技术 主讲人：赵丹培 1 宇航学院图像处理中心C座405 zhaodanpei@buaa.edu.cn 2016年12月2日

课程的目的： 学习和掌握目标探测、跟踪与识别的基本概念 和术语，了解一个完整图像信息处理系统的工作流 程，了解目标探测、跟踪与识别技术在武器系统、 侦察系统、航空航天等军事领域以及医疗、安防、 工业等民用领域的应用。结合实际应用案例，学习 目标检测、跟踪与识别的基本原理和方法，为今后 从事相关的研究工作奠定基础。 2

课程的目的： 学习和掌握目标探测、跟踪与识别的基本概念 和术语，了解一个完整图像信息处理系统的工作流 程，了解目标探测、跟踪与识别技术在武器系统、 2 侦察系统、航空航天等军事领域以及医疗、安防、 工业等民用领域的应用。结合实际应用案例，学习 目标检测、跟踪与识别的基本原理和方法，为今后 从事相关的研究工作奠定基础

课程与知识储备： 数字图像处理技术 模式识别 ■数字信号处理技术 ■应用光学及光学基础 ■计算机软件编程基础 ■军事科技常识 ·机器学习 计算机视觉 难度较大 ■人工智能 3

课程与知识储备：  数字图像处理技术  模式识别  数字信号处理技术  应用光学及光学基础 3  计算机软件编程基础  军事科技常识  机器学习  计算机视觉  人工智能 难度较大

本章内容简介 7.1基本问题概述 7.2目标检测与跟踪技术的典型应用 7.3目标检测方法的基本概念与原理 7.4目标跟踪方法涉及的基本问题

本章内容简介 7.1 基本问题概述 7.2 目标检测与跟踪技术的典型应用 4 7.3 目标检测方法的基本概念与原理 7.4 目标跟踪方法涉及的基本问题

7.1基本问题概述 目标：是指一个待探测、定位、识别和确认的物体，也 就是图像或视频序列中我们感兴趣的物体或内容。 背景：相对于目标来说，除了目标以外的其它成分就是 背景，背景是指反衬目标的任意辐射分布。 目标特征： 它是能把目标从背景中区别出来的空间、光谱、形状 和光学强度等的总称，目标特征是目标检测、跟踪与 识别的基础，目标特征是区别目标与背景、不同类型 之间目标的依据。 5

目标：是指一个待探测、定位、识别和确认的物体，也 就是图像或视频序列中我们感兴趣的物体或内容。 背景：相对于目标来说，除了目标以外的其它成分就是 背景，背景是指反衬目标的任意辐射分布。 目标特征： 7.1 基本问题概述 5 它是能把目标从背景中区别出来的空间、光谱、形状 和光学强度等的总称，目标特征是目标检测、跟踪与 识别的基础，目标特征是区别目标与背景、不同类型 之间目标的依据

1、目标探测： 。目标探测，也叫目标提取，工程上常叫做目标捕获或目 标检测，它是一种利用目标灰度、几何和统计特征等进 行图像分割和目标定位的过程，它通常将目标的分割、 定位和识别融合在一起，是一个复杂的、涉及人眼-大 脑的图像翻译过程的问题。 。目标探测的广义含义：能够探测到目标所在位置以及对 目标辨别达到所希望的等级，即从探测到分类、识别和 确认，是一个将目标分类与识别包含在内的过程，因此 ,对于目标探测来说，分为纯探测和辨别探测。 6

 目标探测，也叫目标提取，工程上常叫做目标捕获或目 标检测，它是一种利用目标灰度、几何和统计特征等进 行图像分割和目标定位的过程，它通常将目标的分割、 定位和识别融合在一起，是一个复杂的、涉及人眼-大 1、目标探测： 6 脑的图像翻译过程的问题。  目标探测的广义含义：能够探测到目标所在位置以及对 目标辨别达到所希望的等级，即从探测到分类、识别和 确认，是一个将目标分类与识别包含在内的过程，因此 ，对于目标探测来说，分为纯探测和辨别探测

1、目标探测： 纯探测是在局部均匀的背景下检测到一个目标，能 够对目标进行位置、运动特性等简单描述； ■辨别探测一般都是指目标的识别和确认，在完成辨 别探测时，需要认出某些外形或形状，对目标的类 型属性进行判别，以便将目标从背景中杂乱的物体 里区别出来。 ·探测的最低等级是判断目标有无，最高等级是能够 对特定目标进行精确的确认与描述。 7

 纯探测是在局部均匀的背景下检测到一个目标，能 够对目标进行位置、运动特性等简单描述；  辨别探测一般都是指目标的识别和确认，在完成辨 别探测时，需要认出某些外形或形状，对目标的类 1、目标探测： 7 型属性进行判别，以便将目标从背景中杂乱的物体 里区别出来。  探测的最低等级是判断目标有无，最高等级是能够 对特定目标进行精确的确认与描述

·目标的上下文信息和附加信息也是检测和识别的重要 依据。 如果探测到的目标是一个运动的斑点目标，无法 通过纹理和轮廓信息来识别出它的类型，那么可以借 助它的背景环境来判断。 例如：如果它出现中一条公路上，它的合理概率就是 一辆车；如果它在湖泊中就可能是一艘船；如果在天 空中，就可能是飞机或是飞鸟. 8

 目标的上下文信息和附加信息也是检测和识别的重要 依据。 如果探测到的目标是一个运动的斑点目标，无法 通过纹理和轮廓信息来识别出它的类型，那么可以借 助它的背景环境来判断。 8 例如：如果它出现中一条公路上，它的合理概率就是 一辆车；如果它在湖泊中就可能是一艘船；如果在天 空中，就可能是飞机或是飞鸟……

2、目标探测与识别的等级 目标探测与识别的等级可以分为四个层次：目标检 测、目标分类、目标识别、目标确认与描述。 简单地说，目标探测与识别的等级可以理解为如果 只想判断是否存在目标，则是目标探测，如果想区 分目标的不同种类就是分类，而能够判别目标的具 体类型和属性就是目标识别，对某个具体目标的型 号和特性进行描述的就是目标确认，通常我们把目 标识别和目标确认都认为是广义的目标识别。 9

2、目标探测与识别的等级 目标探测与识别的等级可以分为四个层次：目标检 测、目标分类、目标识别、目标确认与描述。 简单地说，目标探测与识别的等级可以理解为如果 只想判断是否存在目标，则是目标探测，如果想区 9 分目标的不同种类就是分类，而能够判别目标的具 体类型和属性就是目标识别，对某个具体目标的型 号和特性进行描述的就是目标确认，通常我们把目 标识别和目标确认都认为是广义的目标识别

目标检测：仅是从传感器数据中发现潜在目标的过程 ,获取目标的定量信息，例如，目标的位置、运动特 性、目标的结构等。但还没有对目标进行没有确认， 有存在虚警的可能。 ■目标分类：是区分目标类别的过程。例如：区分战舰 和商船，履式车和轮式车、飞机和坦克等。 ·目标识别：是在更高水平上区分同属某一类的不同物 体，确认目标所属类型。 确认和描述：属于自动目标辨别性能的较高层次，有 些学者也把对目标行为及场景语义的理解与释意等包 括在这部分内容中。 10

 目标检测：仅是从传感器数据中发现潜在目标的过程 ，获取目标的定量信息，例如，目标的位置、运动特 性、目标的结构等。但还没有对目标进行没有确认， 有存在虚警的可能。  目标分类：是区分目标类别的过程。例如：区分战舰 10 和商船，履式车和轮式车、飞机和坦克等。  目标识别：是在更高水平上区分同属某一类的不同物 体，确认目标所属类型。  确认和描述：属于自动目标辨别性能的较高层次，有 些学者也把对目标行为及场景语义的理解与释意等包 括在这部分内容中