式中,，Ｐｌ為灰度ｌ級(jí)處的概率。分割的準(zhǔn)則是將Ｄ(ｌ′)為最大值的灰度級(jí)ｌ′作為圖像分割的門(mén)限值。圖像中凡是灰度值大于分割門(mén)限的像點(diǎn)，均認(rèn)為是背景中的點(diǎn)；反之，則認(rèn)為是潛在目標(biāo)區(qū)域中的點(diǎn)。這種分割方法可以精確地找到分割門(mén)限，提取目標(biāo)。
４．２ 圖像識(shí)別
圖像經(jīng)過(guò)分割后，接下來(lái)就要對(duì)目標(biāo)圖像識(shí)別。實(shí)現(xiàn)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)的關(guān)鍵是如何利用一組特征參數(shù)對(duì)區(qū)域的本質(zhì)特征進(jìn)行有效的描述。適當(dāng)?shù)剡x擇特征是很重要的，因?yàn)樵谧R(shí)別目標(biāo)時(shí)它是唯一的依據(jù)。圖像的識(shí)別特征有各種各樣的描述，如目標(biāo)形狀、大小、統(tǒng)計(jì)分布等。這里使用仿射矩不變量和分散度特征來(lái)識(shí)別目標(biāo)，取得了較好的效果。
對(duì)于經(jīng)過(guò)分割（二值）處理的數(shù)字圖像ｆ(ｘ,ｙ)，可以定義（ｐ＋ｑ）階矩：
ｍｐｑ＝∑ＸｐＹｑｆ(ｘ,ｙ) （２）
式中, ｐ,ｑ＝０，１，３……
ｆ(ｘ,ｙ)的（ｐ＋ｑ）階中心矩可用下式表示：
μ＝∑（Ｘ－Ｘ）ｐ(Ｙ－Ｙ)ｑｆ(ｘ,ｙ) （３）
式中,Ｘ＝ｍ１０／ｍ００,Ｙ＝ｍ０１／ｍ００,即(Ｘ,Ｙ)為目標(biāo)區(qū)域灰度質(zhì)心。
ｆ(ｘ,ｙ)惟一地確定一個(gè)矩序列{ｍｐｑ}，反之，矩序列{ｍｐｑ}也唯一確定ｆ(ｘ,ｙ)。在此利用公式（４）的５個(gè)幾何矩不變量[４]，再加上分散度特征一起代入目標(biāo)匹配公式[２]進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別。
φ１＝η２０＋η０２
φ２＝(η２０－η０２)２＋４η 2 11
φ３＝η２０η０２２－η （４）
φ４＝(η３０－３η１２)２＋(３η－η０３)２
φ５＝(η３０＋η１２)２＋(η＋η０３)２
其中,ηｐｑ＝μｐｑ／(μ００)(ｐ＋ｑ＋２)／２。
此５個(gè)不變矩對(duì)目標(biāo)區(qū)域的平移(Ｔ)、旋轉(zhuǎn)(Ｒ)和區(qū)域的比例大小(Ｓ)保持不變。
４．３ 目標(biāo)跟蹤與軌跡預(yù)測(cè)
識(shí)別出目標(biāo)后，根據(jù)目標(biāo)確定跟蹤波門(mén)大小，在跟蹤波門(mén)內(nèi)進(jìn)行跟蹤，波門(mén)的大小采用自適應(yīng)設(shè)置。常用的跟蹤算法有波門(mén)跟蹤、圖像匹配跟蹤和多模跟蹤算法，考慮到背景較簡(jiǎn)單，采用基于公式（１）的質(zhì)心跟蹤方案。把波門(mén)的中心Ｇ(ｘＧ,ｙＧ)和目標(biāo)質(zhì)心Ｔ(ｘＴ,ｙＴ)的偏差作為跟蹤誤差，通過(guò)ＲＳ－４２２接口輸出給后續(xù)處理板來(lái)實(shí)時(shí)進(jìn)行跟蹤。
在跟蹤過(guò)程中，目標(biāo)的位置按照自身的運(yùn)動(dòng)方式不斷變化著，同時(shí)目標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)被遮擋的情況。此時(shí)，需要對(duì)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以采用基于最小二乘法的綜合預(yù)測(cè)器來(lái)預(yù)測(cè)[２]，認(rèn)為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡可以是直線(xiàn)和二次曲線(xiàn)的某種組合。即
f(ｋ＋１)＝Ｗfl(ｋ＋１)＋(１－Ｗ)fｑ(ｋ＋１) （５）
式中，fl(·）為線(xiàn)性預(yù)測(cè)器；fｑ(·）為平方預(yù)測(cè)器，Ｗ為權(quán)函數(shù)（０≤Ｗ≤１）。
權(quán)函數(shù)可以根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)得的平方預(yù)測(cè)器的誤差而實(shí)時(shí)構(gòu)成。當(dāng)平方預(yù)測(cè)器誤差較大時(shí)，則增大權(quán)值，否則減小權(quán)值。線(xiàn)性和平方預(yù)測(cè)器的記憶點(diǎn)數(shù)Ｎ的選取要視具體工作情形而定。當(dāng)特征量的變化不是太快時(shí)，Ｎ值應(yīng)選得稍大些，這樣也有利于抑制噪聲的干擾；若特征量變化甚快，則Ｎ應(yīng)選用較小的值。一般選擇Ｎ≤５,當(dāng)Ｎ＝２時(shí)，線(xiàn)性預(yù)測(cè)有利于跟上機(jī)動(dòng)性較高的目標(biāo)；當(dāng)Ｎ＝５時(shí)，預(yù)測(cè)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡比較平滑，有較強(qiáng)的抗干擾能力。
５ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
采用２５６×２５６大小、深度為８ｂ的連續(xù)１５０幀灰度圖像進(jìn)行試驗(yàn)，達(dá)到跟蹤速度為２５幀／ｓ的實(shí)時(shí)跟蹤效果，整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠、靈活且易于擴(kuò)展。圖３給出了跟蹤的結(jié)果。
