[發明專利]基于DSP的相關跟蹤方法及專用裝置

有效

• 申請號: 201310309831.2
• 申請日: 2013-07-22
• 公開（公告）號: CN103391430A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 一鳴;陸觀;顧菊平;華亮;陳娟;陳峰
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H04N7/18
• 分類號: H04N7/18;G06T7/20
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

1.一種基于DSP的相關跟蹤方法，其特征是：包括以下步驟：?

步驟一：模擬視頻信號由攝像機的視頻輸出端連接到視頻捕獲模塊實現視頻信號的輸入，輸入視頻信號通過視頻解碼器轉化為數字圖像信號，輸入信號為標準視頻信號，為PAL制式或者NTSC制式，數字圖像信號的輸出格式為YUV；?

步驟二：控制波門位置及大小，手動選擇要跟蹤的目標，以對應區域的圖像亮度信號Y建立目標模板，或者根據預先存儲的圖像數據設定目標模板；?

步驟三：根據所建立的目標模板在波門內搜索目標，采用基于NProd函數的子模板相關矩陣作為匹配度量計算當前模板與目標模板的相似度，取相似度最高的點作為目標最佳匹配位置；?

步驟四：根據計算的目標運動軌跡，采用Kalman濾波預估目標在下一幀中的最大可能位置，以該點為中心設置下一幀的搜索波門；?

步驟五：根據子模板相關度誤差進行目標遮擋判斷，如果沒有遮擋，取當前最佳匹配位置對應圖像數據作為候選模板，與當前目標模板共同構造新模板；?

步驟六：如果判斷目標存在遮擋，停止模板更新，取Kalman濾波預估點作為下一幀的最佳匹配位置，并將對應圖像數據作為候選模板，通過計算其子模板相關度誤差進行目標遮擋判斷；?

步驟七：根據當前幀的目標最佳匹配位置在圖像上疊加波門，處理后的數字圖像信號輸入視頻顯示模塊，通過視頻編碼器轉換為模擬?視頻信號供給監視器，通過監視器顯示當前跟蹤情況；?

步驟八：數據傳輸模塊將圖像跟蹤模塊計算出的目標實時位置、相關匹配中間參量及目標遮擋判斷參量數據通過UART數據傳輸接口傳送給上位機。?

2.根據權利要求1所述的一種基于DSP的相關跟蹤方法，其特征是：：步驟二中的波門直接決定模板圖像的大小，在32*32像素到64*64像素之間。?

3.根據權利要求1所述的一種基于DSP的相關跟蹤方法，其特征是：步驟三中的的具體方法如下：?

子模板大小由模板圖像大小決定，在8*8像素到16*16像素之間，子模板的數量在16到64之間。將模板圖像與實時圖像對應區域的圖像按同樣方式均勻分割成M×N個子模板，在每一個搜索位置按公式（1）計算子模板與子圖對應位置子圖像的去均值歸一化相關系數D_kl（i,j）（0≤D_kl（i,j）≤1，1≤k≤M，1≤l≤N），得到一個M×N維的相關度量矩陣S，將矩陣S存儲在一個數組之中；?

式中，m，n分別為模板圖像的寬與高，f(x,y)為模板圖像，t(x-u,y-v)對應于與實際配準位置偏差(u,v)個像素的子圖，為模板圖像的灰度均值，為子圖的灰度均值，D(u,v)是度量函數位置偏移為(u,v)時的匹配度量值；?

根據子模板與瞄準中心的距離對相關度矩陣TM進行一次加權修正，修正方法如下：?

加權系數w_ij由公式（2）定義：?

i∈[1,2,...,M]，j∈[1,2,...,N]???(2)?

式中，k為調節系數，用于調節距離瞄準中心遠近對置信度的加權程度；?

根據子模板角點密度對相關度矩陣進行二次加權修正，修正方式如下：?

加權系數c_ij由公式（3）定義?

式中p_ij表示第i行第j列的子模板檢測到的角點數，N_T表示整個模板圖像中檢測到的角點數；?

經過兩次加權修正后的相關度矩陣為：?

采用公式（4）計相關度矩陣的Frobenius范數數值F_TM(i,j)，將F_TM(i,j)作為模板對應于實時圖像搜索位置(i,j)處子圖的相關度量數值，?

式中a_ij定義如下：?

最大值F_TMmax(im,jm)即對應搜索圖像的最佳匹配位置。?