基于視頻的體育運動(dòng)分析系統的研究與實(shí)現

2．5 運動(dòng)目標跟蹤及量化
用Kalman濾波和色塊匹配可以搜索出視頻文件中的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)在每一幀的具體位置，從而可以算出每一幀圖像的各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的速度(和像素對應)，然后將這個(gè)速度對應到具體的人上就可以求出運動(dòng)員各個(gè)部位的運動(dòng)參數：位置速度，加速度。非常方便對運動(dòng)員訓練的分析。
Kalman濾波是以最小均方誤差為準則的最佳線(xiàn)性估計和濾波。Kalman濾波只需要根據前一個(gè)估計值和最近一個(gè)觀(guān)測值來(lái)估計信號的當前值。它是以狀態(tài)方程和遞推的方法進(jìn)行估計的，而且所得到的解是以估計值的形式給出的。文中將Kalman濾波應用與預測目標在下一幀中的參數，對于體育運動(dòng)視頻圖像，近似認為目標做勻加速直線(xiàn)運動(dòng)，由牛頓力學(xué)公式可得

其中，T為兩幀時(shí)間間隔，根據Kalman濾波方程

因此在系統中選取

由此，可以通過(guò)狀態(tài)方程和量測方程得到運動(dòng)目標下一幀的預測信息，并根據預測信息進(jìn)行匹配，實(shí)現跟蹤。文中采用了一種基于子像素的相似度算法。設源目標的矩形左上角坐標為X0，Y0。矩形的長(cháng)為m，寬為n，X1，Y1點(diǎn)是Kalman濾波預測的下一幀目標左上角的坐標。