[發明專利]一種基于層次超圖優化的多目標跟蹤方法

無效

• 申請號: 201410051041.3
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103778647A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 李子青;雷震;易東;文瓏銀
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及圖像處理、模式識別以及計算機視覺領域，特別涉及一種基于層次超圖優化的多目標跟蹤方法。

背景技術

多目標跟蹤在計算機視覺領域是個重要但困難的問題。現有的跟蹤方法盡管在不同程度上部分解決了跟蹤難點，其在實際應用中的性能往往很難令人滿意。最近，由于物體檢測技術的飛速發展，基于數據關聯的多目標跟蹤方法逐漸占據主流。給定每一幀圖像的目標檢測結果，多目標跟蹤問題可以建模為關聯不同幀的多個目標檢測結果并形成連續的軌跡的過程。

在實際應用中，跨時間域的多個檢測結果之間的關系(例如其表象或者其所屬軌跡運動模式的相似性)是非常有效的信息，然而絕大部分已經提出的基于數據關聯的多目標跟蹤方法并沒有考慮這個信息。現存的方法主要分為兩大類，一類是只考慮在有限的局部時間域的檢測結果之間的關系，這一類方法無法解決目標被長時間遮擋或者場景中出現近距離且具有相似表象和運動方式的目標所帶來的跟蹤錯誤，因此此類方法的跟蹤性能很難得到保障，尤其是在具有挑戰性的密集場景中并不適用；另一類方法雖然考慮了跨時間域的多個檢測結果之間的關系這一信息，但是由于它們往往要求目標的檢測結果在視頻中每一幀都要出現，因此在沒有目標檢測結果的幀中，其利用簡易的方式估計出目標的位置，造成了這類方法對具有相似表象且做非線性運動目標的跟蹤并不魯棒。因此，綜上所述，如上文提到的兩類方法在一些有限制條件的場景下性能較好，但是對于一般實際應用的非限制條件場景下，其性能不甚理想，因此考慮跨時間域的多個檢測結果之間的關系勢在必行。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明所要解決的技術問題是當前的多目標跟蹤方法不能處理長時間的遮擋問題并且不能有效地鑒別空間位置臨近的表象相似的目標的問題。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提出一種多目標跟蹤方法，用于對視頻中的監控目標進行跟蹤，所述視頻包括多個視頻幀，包括如下步驟：

S1、將所述視頻在時間域上劃分為至少兩個時間段，如果之前未進行過檢測結果聚類，則將每個視頻幀作為單位時間段，并對每段視頻幀進行目標檢測，以對各個視頻幀中可能是監控目標的區域使用目標檢測器進行檢測，并將檢測結果作為疑似目標區域；否則，將S4得到的單位時間段作為新的單位時間段；

S2、如果之前未進行過檢測結果聚類，將步驟S1獲得的各疑似目標區域的位置作為頂點；否則，將每個單位時間段內的局部軌跡作為頂點，它們之間的關系作為邊，建立局部軌跡的姻親關系圖；

S3、在所述姻親關系圖中搜索得到多個密集近鄰類，將屬于一個密集近鄰類的局部軌跡作為屬于同一個目標的局部軌跡；

S4、將所述屬于同一個時間段的單位時間段聚合為若干個新的單位時間段，根據聚類結果，對同一新的單位時間段中的屬于同一密集近鄰類的局部軌跡合并形成合并軌跡；

S5、判斷上述的單個時間段是否已跨越整個跟蹤的時間域，若是，則將當前獲得的合并軌跡作為監控目標的跟蹤軌跡，否則，則返回步驟S2。

一種優選實施方式是，在所述步驟S3中，對于每個時間段里面的局部軌跡段，以其為頂點，建模多個頂點之間的關系，從而建立起檢測框之間的姻親關系圖，進而在這個姻親關系圖中搜索得到多個密集的近鄰類，而屬于這個密集近鄰的點則是屬于同一個目標的局部軌跡段，將屬于同一密集近鄰的局部軌跡段合并形成更長的更有局部軌跡段。

一種優選實施方式是，在所述步驟S4中，使用由粗到精的層次方式，不斷的將較短的目標軌跡產生形成較長的軌跡。

一種優選實施方式是，在所述步驟S5中，若在這一層中，僅僅只有一個時間域了，并且其跨越了整個時間段，進而在這個最終的時間域劃分中進行同樣的建立姻親關系圖并進行密集近鄰搜索獲得最終的最優目標軌跡結果，則跟蹤完成。

(三)有益效果

本發明使用由粗到精的層次方式，不斷的將較短的目標軌跡產生形成較長的軌跡，不僅僅可靠度高而且計算量大大減小。

本發明采用跨時域多點之間的關系建立一個目標姻親關系超圖，這樣包含于局部軌跡中的物理限制信息和運動信息都能被充分的利用。

附圖說明

圖1是本發明的多目標跟蹤方法的流程圖；

圖2是本發明中的姻親關系圖和密集近鄰類的示意圖；

圖3是本發明中逐層合并時間段得到合并軌跡的示意圖。

具體實施方式