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在人类对科学知识的探索中，经验证据是通过视觉感知收集的。计算机视觉跟踪在揭示我们所生活的世界中存在的复杂运动模式方面发挥着重要作用。多目标跟踪算法提供了有关群体和个体群体成员如何在三维空间中移动的新信息。它们使我们能够深入研究移动群体中个体之间的关系。这些可能是拥挤的人行道上行人的互动、显微镜下的活细胞或从洞穴中大量出现的蝙蝠。能够跟踪行人对于城市规划很重要；细胞相互作用的分析支持生物材料设计研究；蝙蝠和鸟类飞行的研究可以指导飞机工程。我们受到这些众多应用的启发，开始考虑将单目标跟踪系统推进到多目标跟踪系统所需的关键组件——数据关联。最一般意义上的数据关联是将有关新观察到的对象的信息与先前观察到的有关它们的信息进行匹配的过程。这些信息可能是关于它们的身份、位置或轨迹。数据关联算法搜索优化某些匹配标准并受物理条件影响的匹配。因此，它们可以表述为解决“约束优化问题”——在存在这些变量的约束的情况下优化某些变量的目标函数的问题。因此，数据关联方法具有强大的数学基础，是计算机视觉研究人员宝贵的通用工具。本书是数据关联方法的教程，适用于计算机视觉领域的学生和专家。我们描述了基本的研究问题，回顾了当前的技术水平，并介绍了一些最近开发的方法。本书涵盖了二维和三维的多目标跟踪。我们考虑了两种成像场景，涉及单个摄像机或具有重叠视野的多个摄像机，并且需要跨时间和跨视图的数据关联方法。除了将新测量结果与已建立的轨迹相匹配的方法外，我们还描述了匹配轨迹段（也称为轨迹小段）的方法。最后，我们讨论了未来研究的激动人心的方向。本书介绍了数据关联的原理性应用，以解决两个有趣的任务：第一，分析自由飞行动物群体的运动；第二，重建行人群体的运动。
多目标视觉跟踪的数据关联
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