[發(fā)明專利]一種基于曲率中心的預(yù)測與跟蹤移動物體的方法

在審

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• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103886605A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梁久禎;王德江
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及視頻跟蹤領(lǐng)域，特別涉及一種基于曲率中心(Steiner點)的預(yù)測和跟蹤移動目標(biāo)的方法。

【背景技術(shù)】

基于特征點的運動目標(biāo)的檢測和跟蹤是計算機視覺研究的重要內(nèi)容，它在航空航天、智能機器人、自動監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)學(xué)圖像分析以及視頻壓縮等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用。特征點能代表運動物體的局部或全局信息，能很好的反應(yīng)物體的運行信息。但是，目前來看，這些現(xiàn)存的基于特征點的跟蹤算法都有兩個不足：1)這些基于特征點的目標(biāo)跟蹤算法只能跟蹤到2D平面的運動軌跡，而往往二維圖像平面不能反映真實空間中物體的運動軌跡。2)在目標(biāo)跟蹤中，現(xiàn)存的方法計算每一幀的特征點進(jìn)行跟蹤，這樣先驗知識并沒有利用到，增加了計算的復(fù)雜性。

Steiner點事一個物體的幾何中心。由Shephard在1960年定義的，從此以后，Steiner點開始被關(guān)注并且用它來解決各種各樣的問題。它只與物體的凸包有關(guān)，并且可以通過支持函數(shù)來計算。而支撐函數(shù)的計算復(fù)雜性是O(n)。Steiner點具有很好的代數(shù)性質(zhì)，例如連續(xù)性、旋轉(zhuǎn)不變性、可加性等。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人利用Steiner點來預(yù)測和跟蹤移動目標(biāo)，主要解決上面提到的兩個問題，即：1)找到二維到三維的映射函數(shù)，能還原真實空間中移動目標(biāo)的軌跡。2)減少計算的復(fù)雜度，利用先驗知識來預(yù)測物體的位置，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種基于曲率中心(Steiner點)的預(yù)測和跟蹤移動目標(biāo)的方法，所述基于Steiner點對移動目標(biāo)進(jìn)行預(yù)測及跟蹤的方法，能快速并且準(zhǔn)確的預(yù)測到物體的移動軌跡，并且通過映射函數(shù)能反應(yīng)物體在三維空間中真實的運動軌跡。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種基于Steiner點的預(yù)測和跟蹤移動目標(biāo)的方法，所述方法包括：對視頻中移動目標(biāo)進(jìn)行處理，通過支撐函數(shù)計算一幀圖像中移動目標(biāo)的Steiner點；基于得到的Steiner點加上時間軸，推廣到時空域上；建立運動預(yù)測模型，能通過當(dāng)前幀預(yù)測下一幀移動目標(biāo)的Steiner點的具體位置；建立映射模型，把二維預(yù)測到的目標(biāo)Steiner點坐標(biāo)映射到三維現(xiàn)實空間中。

對于一幀圖像，P是一圖像里的一個移動物體的凸包；凸包P有M個頂點即P＝{p₁，p₂，...p_M}；則通過支持函數(shù)可的物體P的Steiner點為：

其中p_j是頂點P_j的坐標(biāo)位置，是P_j的外角值，并且滿足

進(jìn)一步的，基于上步得到的Steiner點加上時間軸，推廣到時空域上，則時空空域上的移動Steiner點為：

S(A:t)=1V(Bn)∫Sn-1hA(e,t)edλ(e)]]>

其中A是在視頻中移動的物體；S^n-1是單位球；e是單位球上的單位向量；λ是基于S^n-1上的legesgue測度；V(Bⁿ)是單位球Bⁿ上的體積；t為時間軸。