Detection and tracking of fast-moving objects have widespread utility in many fields. However, fulfilling this demand for fast and efficient detecting and tracking using image-based techniques is problematic, owing to the complex calculations and limited data processing capabilities. To tackle this problem, we propose an image-free method to achieve real-time detection and tracking of fast-moving objects. It employs the Hadamard pattern to illuminate the fast-moving object by a spatial light modulator, in which the resulting light signal is collected by a single-pixel detector. The single-pixel measurement values are directly used to reconstruct the position information without image reconstruction. Furthermore, a new sampling method is used to optimize the pattern projection way for achieving an ultra-low sampling rate. Compared with the state-of-the-art methods, our approach is not only capable of handling real-time detection and tracking, but also it has a small amount of calculation and high efficiency. We experimentally demonstrate that the proposed method, using a 22kHz digital micro-mirror device, can implement a 105fps frame rate at a 1.28% sampling rate when tracked. Our method breaks through the traditional tracking ways, which can implement the object real-time tracking without image reconstruction.


翻译:快速移动物体的探测和跟踪在许多领域都具有广泛的实用性。然而,由于计算复杂,数据处理能力有限,因此难以满足利用图像技术快速和高效检测和跟踪的需求。为了解决这一问题,我们提出了一种无图像的方法,以实现实时探测和跟踪快速移动物体的实时检测和跟踪。我们采用哈达马德模式,用空间光调制解调器为快速移动物体亮光,由此产生的光信号由一个单像素探测器收集。单像素测量值直接用于重建定位信息,而不进行图像重建。此外,还采用了一种新的取样方法,优化实现超低采样率的模式预测方法。与最先进的方法相比,我们的方法不仅能够处理实时检测和跟踪,而且还有少量的计算和高效。我们实验性地证明,拟议的方法可以使用22kHz数字微miror设备,在跟踪时,以1.28%的采样率执行105fps框架率。我们的方法通过传统的跟踪方式打破了实时图像的跟踪方法。

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