[發(fā)明專利]基于相關濾波和顏色直方圖統(tǒng)計的目標跟蹤方法及ADAS系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106651913A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉鵬
• 申請（專利權）人: 開易（北京）科技有限公司
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246
• 代理公司: 北京卓唐知識產權代理有限公司11541
• 代理人: 龔潔

技術領域

本發(fā)明涉及高級駕駛輔助系統(tǒng)的計算機視覺技術，特別涉及基于相關濾波和顏色直方圖統(tǒng)計的目標跟蹤方法及系統(tǒng)。

背景技術

隨著汽車時代的全面來臨，機動車大量增加，汽車安全技術受到越來越多的重視。其中高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)在汽車安全領域中起著至關重要的作用。在基于計算機視覺技術的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)中，目標跟蹤是一項關鍵技術，包括車輛(摩托車、電動車、自行車)跟蹤、行人跟蹤等。實時、準確、穩(wěn)定可靠的目標跟蹤輸出是保證用戶體驗的前提。

目標跟蹤已經(jīng)被研究了很多年，有很多優(yōu)秀的算法被提出來處理各種各樣不同的任務。其中相關濾波跟蹤算法具有速度快的優(yōu)點，根據(jù)原始文獻[David S.Bolme et al.,Visual Object Tracking using Adaptive Correlation Filters,CVPR 2010]的結果，相關濾波跟蹤算法可以達到近700幀/秒的速度，因而受到了廣泛的關注和拓展。

中國專利也有較多涉及，比如：中國專利申請201410418797.7，一種基于核化相關濾波高速自動多目標跟蹤方法，采用了核化的相關濾波目標跟蹤技術，解決了目標多尺度問題，并擴展到多目標跟蹤場景。由于原始的相關濾波器僅僅使用了目標灰度值這一種特征對目標外表進行建模，因而是一種單通道的濾波器。

又比如，為了對抗光照、旋轉、遮擋等因素的影響的中國專利申請201510037323.2，提出了一種基于多通道混合特征的相關濾波器。中國專利申請201610204160.7提出了一種能夠應對目標跟蹤過程中尺寸發(fā)生變化的相關濾波算法。然而，單純的相關濾波算法難以很好地應對目標形變、遮擋等因素的影響。在高級駕駛輔助系統(tǒng)的應用背景下，跟蹤的行人可能發(fā)生姿態(tài)上的變化，車輛在轉向時也會發(fā)生形態(tài)上顯著的變化。對于這些情況，單純的相關濾波跟蹤算法容易產生跟蹤漂移，可能會造成虛報警，使用戶體驗下降。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，提出基于相關濾波和顏色直方圖統(tǒng)計的目標跟蹤方法，利用兩種跟蹤算法的互補性，能夠同時保證跟蹤算法的速度以及準確度，大大減少跟蹤目標漂移的情況，在駕駛輔助系統(tǒng)中有著良好的應用前景。

解決上述技術問題，本發(fā)明提供了基于相關濾波和顏色直方圖統(tǒng)計的目標跟蹤方法，其包括：

1)從起始視頻幀中鎖定待跟蹤目標，即用一定尺寸的矩形框選中目標所在的圖像區(qū)域，并將矩形框顯示在當前圖像上。提取目標區(qū)域的HOG(Histogram of Oriented Gradients)特征，以及顏色直方圖統(tǒng)計信息。利用所提取的HOG特征和顏色直方圖統(tǒng)計信息生成初始跟蹤器，具體來講：(a)利用所提取的HOG特征生成初始相關濾波器；(b)利用所提取的顏色直方圖統(tǒng)計信息，生成初始顏色直方圖權重向量。

2)基于當前的跟蹤器，對視頻流中的下一幀圖像進行處理，包括兩個方面：提取圖像幀的HOG特征，得到特征圖像，利用當前的相關濾波器h_t對特征圖像進行卷積操作，得到模板響應值(Template response)f_tmpl(x)；提取圖像幀的顏色直方圖統(tǒng)計信息，利用當前的顏色直方圖權重向量β_t，計算得到直方圖響應值(Histogram response)f_hist(x)。

3)對模板響應值f_tmpl(x)和直方圖響應值f_hist(x)進行融合，得到最終的響應值f(x)。基于融合后的響應值，對目標進行目標檢測和定位，具體為：查找響應值極大位置點p，p點即為目標在當前圖像幀中的位置，實現(xiàn)目標的定位和跟蹤。

4)根據(jù)當前圖像幀的目標定位和跟蹤結果，將目標所在的區(qū)域用矩形框選中并顯示在當前圖像幀上，矩形框尺寸和前一幀的保持一致。利用當前圖像幀的跟蹤結果更新相關濾波器和直方圖的權重向量。具體為：提取目標區(qū)域的HOG特征，根據(jù)相關濾波器的更新法則，生成新的相關濾波器h_t+1；提取顏色直方圖統(tǒng)計信息，根據(jù)直方圖權重向量的更新法則，生成新的權重向量β_t+1。

5)重復步驟2)-4)實現(xiàn)對視頻流的連續(xù)幀進行循環(huán)處理，對目標進行連續(xù)跟蹤。

本發(fā)明還提供了ADAS系統(tǒng)，所述系統(tǒng)被配置為運行基于相關濾波和顏色直方圖統(tǒng)計的目標跟蹤方法。

本發(fā)明的有益效果：