[發明專利]基于軌跡約束的航拍視頻目標自動檢測跟蹤方法

有效

• 申請號: 201410421654.1
• 申請日: 2014-08-25
• 公開（公告）號: CN104200492B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 張艷寧;楊濤;陳挺
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于軌跡約束的航拍視頻目標自動檢測跟蹤方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：首先通過角點檢測和非極大值抑制的方法對前向圖像I^F中的第t幀圖像和第t-Δ幀圖像進行特征點提取，Δ≥1，并利用RANSAC方法去除兩幀圖像上的外點；然后利用光流特征計算方法獲取第t幀前向圖像I^F的運動仿射矩陣最后由構造圖像和之間的仿射變化關系：

ItF=P(t,t-Δ)F×It-ΔF---(1)]]>

采用增量計算的方式替代直接計算和的運動仿射矩陣

P(t,t-Δ)F=P(t,t-1)F×P(t-1,t-2)F×···×P(t-Δ+1,t-Δ)F---(2)]]>

其中，是和的運動仿射矩陣，是和的運動仿射矩陣，是和的運動仿射矩陣；

步驟2：通過兩幀圖像和獲取前向圖像I^F在t幀的幀差運動圖像：

D(x,y,t)F=|ItF-It-ΔF|---(3)]]>

步驟3：根據和D(x,y,t)^F構造出前向圖像H(x,y,t)^F并利用高斯濾波函數進行平滑處理消除噪點；采用同樣的方法計算后向圖像I^B第t幀的運動仿射矩陣和幀差運動圖像D(x,y,t)^B構造出后向圖像H(x,y,t)^B：

H(x,y,t)F=max(0,P(t,t-Δ)FH(x,y,t-1)-d)Fif D(x,y,t)F<TF255if D(x,y,t)F≥TF---(4)]]>

H(x,y,t)B=max(0,P(t,t-Δ)BH(x,y,t-1)-d)Bif D(x,y,t)B<TB255if D(x,y,t)B≥TB---(5)]]>

其中，x，y分別代表圖像的像素坐標，d為衰減值參數，T_F、T_B為閾值；

步驟4：將前向圖像H(x,y,t)^F和后向圖像H(x,y,t)^B進行二值融合關聯：

H(x,y)_t＝max(H(x,y,t)^F,H(x,y,t)^B)??(6)

并記H(x,y)_t圖像上的所有像素值為255的待檢測像素點為

步驟5：利用前向圖像的運動仿射矩陣反向計算第t幀每一個待檢測點p_t＝(x_t,y_t)∈Θ_t在第t-1幀圖像中對應的像素點位置p_t-1：

pt-1=(P(t,t-1)F)Tpt---(7)]]>

步驟6：在以p_t-1為中心、β為半徑的圖像范圍點集Q內，利用區域范圍搜索函數F(p_t-1,β)尋找與p_t具有最大相似度的像素坐標點p'_t-1，作為p_t在第t-1幀的實際對應像素點，并設定向量參數ε(p'_t-1,p_t)作為p_t在第t-1幀與第t幀的運動軌跡；

F(p_t-1,β)＝maxf(p_t-1,q)??(8)

f(pt-1,q)=1NΣi=1N(1-|ρp(i)-ρq(i)|Max(ρp(i),ρq(i)))---(9)]]>

其中，q∈Q＝{q|||l(p_t-1)-l(q)||＜β}，l(p_t-1)表示以p_t-1為中心點的3×3像素大小的塊圖像，l(q)表示以q為中心點的3×3像素大小的塊圖像，ρ_p(i)和ρ_q(i)分別表示l(p_t-1)和l(q)的直方圖統計，N固定取值255；

步驟7：利用軌跡相似函數κ(ε(p'_t-1,p_t))計算第t幀每一個待檢測點p_t的軌跡ε(p'_t-1,p_t)與所有待檢測點的軌跡的關聯相似性，根據相似值為1或0判斷運動目標像素點集和靜止場景點集

κ(ϵp)=1,Σi=1L||ϵp-ϵi||>1LΣi=1LΣj=1L||ϵi-ϵj||0,Σi=1L||ϵp-ϵi||≤1LΣi=1LΣj=1L||ϵi-ϵj||---(10)]]>

其中，ε_p表示待檢測點p_t的軌跡ε(p'_t-1,p_t)，ε_i、ε_j分別表示第t幀所有待檢測點中每一個待檢測點的軌跡，當κ(ε_p)＝1時，當κ(ε_p)＝0時，

步驟8：采用最近臨聚類的方式，將運動目標像素點集中每一個像素點的運動軌跡ε(p'_t-1,p_t)進行聚類合并生成圖像運動目標軌跡ε(o_t-1,o_t)；

步驟9：對運動目標的運動軌跡ε(o_t-1,o_t)進行判斷；如果運動目標的運動軌跡是非線性的，則該運動目標為虛假運動目標；如果運動目標的運動軌跡ε(o_t-1,o_t)是線性的，則該運動目標為真實運動目標；根據真實運動目標的連續軌跡，完成航拍視頻目標自動檢測跟蹤。