[發明專利]一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法

在審

• 申請號: 201410107054.8
• 申請日: 2014-03-21
• 公開（公告）號: CN103985136A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 羅偉濤;郭延文;劉明;陳曄;湯峰;李昂
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 胡建華

1.一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，指定第一幀圖像中的目標，使用特征點檢測方法提取第一幀圖像目標區域的特征點，并獲取每個特征點周圍的局部區域圖像；

步驟2，對局部區域圖像進行變換：所述變換包括縮放變換、旋轉變換和錯切變換，構造變換后的圖像；

步驟3，對每個變換后圖像的特征點提取尺度不變特征描述向量，將每個尺度不變特征描述向量排列在一起，構成特征向量集；

步驟4，采用線性子空間逼近特征向量集：針對該特征向量集，提取特征向量集的特征主元向量；生成特征描述符：將特征主元向量聯結在一起，構成初始特征流型集合，同時生成初始候選特征點集合；

步驟5，在下一幀中提取目標臨近區域特征點尺度不變特征描述；

步驟6，將下一幀中提取的特征點與當前幀的特征流型集合以及候選特征點集合中的元素進行匹配，生成匹配關系；

步驟7，根據匹配關系計算連續兩幀匹配點之間的單應變換矩陣；

步驟8，對目標區域頂點坐標進行單應變換，計算出目標的位移；

步驟9，更新并記錄目標位置，更新特征流型集合及候選特征點集合；

步驟10，若下一幀非最后一幀，移動至下一幀，并返回至步驟5；否則，結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟1中提取特征點的局部區域圖像的范圍，是以該特征點為中心，提取寬和高為分別為50像素×50像素的正方形圖像區域。

3.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟2包括以下步驟：

步驟21，對局部圖像區域進行縮放變換，得到三張縮放圖像，三張縮放圖像的分辨率的橫和寬分別為原局部區域圖像的一半，一倍和兩倍；

步驟22，對三張縮放圖像分別進行旋轉變換，旋轉的角度為順時針30度、60度、90度、120度、150度、180度、210度、240度、270度、300度和330度，得到包括未旋轉照片的共36張圖像；

步驟23，對旋轉后的圖像分別進行錯切變換，所述錯切變換為對圖像橫坐標和縱坐標的縮放，縮放參數取值范圍均是{-1,0,1}。

4.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟3為對每張變換圖像的中心點提取其一個128維的尺度不變的特征描述向量，該向量包括所描述區域的尺度、所描述區域的主梯度方向和描述子矢量，將所述特征向量按照行序排列，即構成特征向量集合。

5.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟4為使用主元分析方法對特征向量集合進行降維，提取兩個以上特征主元向量，將提取到的每個特征主元向量作為特征流形表示。

6.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟5為在下一幀目標臨近區域，提取每個特征點生成一個128維的尺度不變的特征描述向量，且下一幀目標臨近區域的中心與上一幀圖像目標區域的中心一致，長寬和寬度為上一幀圖像目標區域的2倍。

7.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟6中包含兩種匹配，一種是提取的特征點與當前幀的特征流型進行匹配；另一種是將提取的特征點與當前幀的候選特征點進行匹配。

8.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟7為根據連續兩幀的匹配特征點擬合出一個3x3的單應變換矩陣。

9.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟8包括對前一幀為目標頂點所在位置進行單應變換，得到下一幀中目標所在的估計位置。

10.根據權利要求1所述的一種基于局部特征點特征流型的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟9為更新記錄跟蹤目標的位置，對找到匹配的特征流型進行更新，對在候選特征點集合中出現一定次數以上的特征點，生成對應特征流型并加入特征流型集合，刪除特征流型集合中一定次數未能匹配超過一定次數的特征流型。