[發明專利]一種視頻序列圖像中的運動目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 201510032727.2
• 申請日: 2015-01-22
• 公開（公告）號: CN104616318B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 瞿中;辛寧;文倩云;趙棟梁;喬高元
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T7/277
• 分類號: G06T7/277
• 代理公司: 重慶華科專利事務所50123
• 代理人: 康海燕

1.一種視頻序列圖像中的運動目標跟蹤方法，其特征在于，獲取運動目標圖像幀，對目標圖像每幀中出現的目標與顏色模板進行特征匹配，根據粒子集的HSV顏色空間直方圖和觀測目標的HSV顏色空間直方圖由Bhattacharyya系數確定跟蹤目標與樣本的相似度，根據相似度判斷兩個離散顏色直方圖是否為同一目標，建立運動目標的觀測概率分布：建立粒子的運動模型的狀態轉移方程：X_k+1＝X_k+G_k，結合HSV顏色特征，Bhattacharyya距離以及狀態轉移方程建立隨機運動模型作為粒子的運動模型，其中，X_k為樣本在空間中的位置坐標向量，G_k為隨機擾動噪聲，d為Bhattacharyya距離，σ表示HSV顏色空間下的樣本顏色方差；求解狀態轉移方程，完成運動目標跟蹤；

根據公式：計算跟蹤目標與樣本兩個離散顏色直方圖的相似度，其中p_u為粒子的模型，q_u為目標模型，m為系統參數；根據公式計算Bhattacharyya距離，當相似度低于系數閾值，Bhattacharyya距離d高于距離閾值時，兩個顏色直方圖描述的物體為不同目標；

采用改進的粒子濾波跟蹤算法完成運動目標跟蹤，具體包括：消除陰影得到跟蹤目標范圍，確定跟蹤目標范圍的HSV顏色模型直方圖，通過順序重要性采樣算法采樣建立初始樣本集；根據狀態轉移方程對ROI區域內的每個粒子進行狀態轉移，計算第k個粒子樣本的顏色模板值，計算第k個粒子的權值對粒子權值作歸一化處理；選取權值最大的粒子表示目標當前的狀態；當小于權值閾值時，將權值最大的粒子作為對象模板對粒子進行重新采樣，直至完成所有圖像幀。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，采用碼本背景模型粒子濾波跟蹤算法完成運動目標跟蹤，具體包括：檢測運動目標得到感興趣區域ROI；計算目標區域的HSV顏色模型直方圖{q}，建立粒子初始樣本集；根據狀態轉移方程對ROI區域內的粒子進行狀態轉移，建立轉移后粒子的顏色直方圖及顏色模板值；對粒子權值進行更新，并對更新的權值歸一化；用權值最大的粒子表示目標當前位置，當粒子權值小于權重閾值時對粒子集進行重采樣。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，改進的粒子濾波算法完成運動目標跟蹤，具體包括：使用碼本對視頻序列進行背景建模，對前景目標檢測；用前景檢測得到的模板初始化感興趣區域ROI，在ROI中使用前景區域的HSV顏色直方圖作為模板初始化粒子，根據狀態轉移方程進行粒子狀態轉移并對粒子權值進行更新。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，對目標相似度進行判斷的時候，如果兩個目標的采樣粒子重合，出現目標編號交換的現象，則停止重采樣；若粒子集權重小于1/N，N為粒子數目，則對粒子集進行重采樣；用碼本背景建模檢測出運動目標前景后求得其輪廓最大外界矩形，將該矩形作為感興趣區域，限定粒子在該區域中重采樣。

5.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，根據公式：對粒子的權值ω⁽ⁱ⁾進行更新，其中，為第k個采樣點，第k-1個采樣點粒子的權值。