[發明專利]單一運動目標軌跡的跟蹤與記錄方法

無效

• 申請號: 200810050418.8
• 申請日: 2008-03-03
• 公開（公告）號: CN101236657A
• 公開（公告）日: 2008-08-06
• 發明（設計）人: 陳萬忠;劉富;張倬;趙雷;龔銀銀;韓雙雙
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20;G06K9/64
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 齊安全;張晶

技術領域

本發明涉及一種計算機視覺領域中運動目標及其運動軌跡的跟蹤技術，更確切的說，它涉及一種單一運動目標軌跡的跟蹤與記錄方法。

背景技術

運動目標的檢測與跟蹤是計算機視覺領域的核心課題之一，它融合了圖像處理、模式識別、人工智能等相關領域的研究成果，在視頻監控、機器人導航、視頻傳輸、視頻檢索、醫學圖像分析、氣象分析、智能交通等許多領域有著廣泛的應用。

在智能交通管理系統中，車輛的實時檢測與跟蹤技術是智能交通系統的重要技術之一。計算機在不需要人的干預或者只需要很少干預的情況下，通過對攝像機拍錄的視頻序列進行分析，實現車輛的檢測與跟蹤。在此基礎上分析和判斷車輛的行為，并給出語意描述。做到了既能完成日常管理，又能在發生異常情況時及時做出反應，從而提供一種更加先進和可行的監控方案。

目前，如何有效降低視頻的存儲空間是運動視覺的重要研究內容，可是對分割出的單一運動目標記錄方法的研究相對較少。一般是用avi格式的文件進行存儲，其數據量相當大；近幾年也有用MPEG1，MPEG2，H261，H263，MPEG4等方法進行視頻壓縮，其中MPEG4能夠比較高效率的進行壓縮和解壓，壓縮后的文件大約為原文件的30％，90分鐘的視頻影像大約需要300MB，但對硬件要求還是很高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服目前運動目標及其運動軌跡的跟蹤與記錄占用存儲空間大的問題，采用自編的計算機程序，和硬件系統相結合，提供一種單一運動目標軌跡的跟蹤與記錄方法。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案予以實現。在硬件系統的支持下，單一運動目標軌跡的跟蹤與記錄方法采用下列步驟：

1)提取單一運動目標輪廓；

2)對單一運動目標輪廓進行模板匹配與運動軌跡記錄。

技術方案中所述的提取單一運動目標輪廓要采用下列步驟：

1)提取單一運動目標視頻的第t幀圖像、第t-1幀圖像與第t+1幀圖像，其中，t是取大于零的自然數，以下相同；

2)對提取的單一運動目標的第t幀圖像和第t-1幀圖像進行差分運算，對提取的單一運動目標的第t幀圖像和第t+1幀圖像進行差分運算，即進行三幀差分運算；

3)對兩幀進行差分后的圖像進行“與”運算；

4)將“與”運算后的結果進行中值濾波；

5)根據中值濾波后所得的信息提取出部分單一運動目標的輪廓；

6)對提取出部分單一運動目標的輪廓取等距初始輪廓點；

7)求出單一運動目標視頻的第t幀圖像的邊緣梯度信息，設定各項參數；

8)對步驟7)和步驟6)所得結果進行分析，利用snake方法收縮初始輪廓曲線；

9)提取出單一運動目標的實際輪廓。

技術方案中所述的對單一運動目標輪廓進行模板匹配與運動軌跡記錄要采用下列步驟：

1)根據提取出的單一運動目標實際輪廓信息，找出單一運動目標的質心位置并進行存儲；

2)對存儲的質心位置信息做距離變換；

3)對步驟2)所得結果進行Hausdorff距離匹配；

4)判斷Hausdorff距離匹配是否成功，如果判斷的結果為“否”，則流程進入繼續對該單一運動目標的下一幀圖像做處理；如果判斷的結果為“是”，則流程進入下一步驟；

5)判斷Hausdorff距離匹配成功的次數是否超過閾值，如果判斷的結果為“否”，則流程進入繼續對該單一運動目標的下一幀圖像做處理；如果判斷的結果為“是”，則流程進入下一步驟；

6)將該單一運動目標的實際形狀進行存儲；

7)對該單一運動目標的下一幀圖像做處理，即提取第t+1幀圖像，按提取單一運動目標輪廓的流程求第t幀、t+1幀、t+2幀，再按對單一運動目標輪廓進行模板匹配與運動軌跡記錄的方法進行匹配與存儲，這樣循環下去，進行單一運動目標軌跡的快速跟蹤與記錄。

與現有技術相比本發明的有益效果是：

1.由于三幀差分算法的方法復雜度低，本發明在攝像頭的幀數在25-30fps時，能夠實現實時跟蹤，滿足一般監控的實時性要求；

2.參閱圖8，單一運動目標軌跡的跟蹤與記錄方法是實現了一種只用兩個文本文件就可對運動軌跡進行記錄的方法，大大降低了運動目標軌跡記錄存儲容量，若對單一運動目標進行一年軌跡的跟蹤與記錄時，所需存儲空間也僅為670MB左右，只需大約相當于通常視頻文件萬分之一的存儲空間，很好地解決了關注目標行進軌跡的長時間跟蹤時存儲空間不足的問題。