[發(fā)明專利]一種視覺跟蹤系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310209304.4
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103268480A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹宏鵬;柴毅;范曲;彭超;周康樂
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種視覺跟蹤方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：采集與輸入實時監(jiān)控圖像和目標圖像；

步驟二：利用SURF算法對采集圖像與目標圖像的局部特征點進行匹配；

步驟三：利用聚類分類算法找出特征點密集區(qū)域，并計算出目標所在形心的坐標；

步驟四：截取形心附近200*200像素的圖像，然后給該圖像乘以二維高斯模板，預(yù)處理待匹配圖像，減小截圖產(chǎn)生背景帶來的干擾；

步驟五：使步驟四中的待匹配圖像與目標圖像在RGB三色通道下進行全局顏色匹配；

步驟六：若匹配成功，則分析形心的運動軌跡，預(yù)測形心下一時刻可能出現(xiàn)的位置，實時輸出目標相對于監(jiān)控攝像畫面中心的偏移坐標，控制攝像頭跟蹤可疑目標的運動軌跡。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：在步驟一中，通過攝像頭實時采集視頻幀圖像并輸入到X86工控機；目標圖像由用戶通過人機交互界面直接上傳。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：步驟二具體包括：構(gòu)建Hessian矩陣提取目標圖像與采集圖像的關(guān)鍵點；對關(guān)鍵點附加詳細的局部特征信息；通過對兩張圖像中附加了局部特征信息的關(guān)鍵點的兩兩比較找出相互匹配的若干關(guān)鍵點，建立起采集圖像與目標圖像的對應(yīng)關(guān)系。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：在步驟三中采用歐式距離設(shè)置閥值的聚類分類算法，具體包括：設(shè)置采集圖像的中心為坐標原點（0,0），求取匹配點集的坐標平均值，即目標形心（x₀,y₀）；然后計算匹配點到目標形心的歐氏距離，設(shè)置閾值δ來排除距離較遠的點，得到新的匹配點集；計算新的目標形心（x₁,y₁），通過閾值再次排除疏遠的誤匹配點；反復(fù)迭代n次，直至形心（x_n,y_n）相對于（x_n-1,y_n-1）的漂移量小于預(yù)設(shè)值β，從而得到匹配點密集區(qū)域，該區(qū)域可能是目標所在區(qū)域；如果最終匹配點集中的點數(shù)大于7個，則進入下一步驟，否則將重新回到步驟一采集實時圖像進行匹配，直到找到目標可能存在的區(qū)域和該區(qū)域形心（x_c,y_c）。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：步驟四具體包括：截取已得形心（x_c,y_c）附近200*200像素的圖像；對截取圖像乘以二維高斯模板，增大形心附近像素的權(quán)重，減小截取圖像時引入的背景誤差。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：步驟五具體為：分別計算兩幅圖像在RGB三色通道下的不同顏色直方圖，得到兩幅圖像的顏色直方圖在全局分布上的擬合程度；計算顏色直方圖的方法如下：對圖像中的顏色進行顏色量化，將顏色空間劃分為多個小的顏色空間，每個小的顏色空間為一個顏色直方圖的bin；對圖像中的每個像素進行遍歷，統(tǒng)計圖像中顏色落入bin中的數(shù)量；當RGB三通道下的顏色直方圖的擬合度均小于閾值δ_c，就視為目標匹配成功；否則判定全局匹配失敗，系統(tǒng)返回步驟一采集下一幀圖像，重復(fù)步驟二、三、四、五的過程，直到顏色直方圖全局匹配成功，進入步驟六。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺跟蹤方法，其特征在于：步驟六具體為：首先采用卡爾曼濾波分析目標形心的運動軌跡，預(yù)測下一時刻形心可能出現(xiàn)的位置坐標；計算潛在位置坐標相對于出當前幀圖像中心的偏移量（Δx,Δy），根據(jù)變換后的坐標偏移量轉(zhuǎn)動攝像頭以跟蹤動態(tài)目標。

8.一種視覺跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括圖像采集模塊、人機交互模塊、運動目標檢測模塊、快速跟蹤模塊和云臺控制模塊；圖像采集模塊實時采集視頻圖像并傳送至運動目標檢測模塊；用戶通過人機交互模塊將目標圖像輸入至運動目標檢測模塊；運動目標檢測模塊根據(jù)接收到的信息進行提取并精確定位圖像中的運動物體；快速跟蹤模塊根據(jù)運動目標檢測模塊的檢測結(jié)果進行運動目標跟蹤，并預(yù)測運動目標下一幀位置，同時通過云臺控制模塊控制攝像頭轉(zhuǎn)動對目標進行跟蹤。