[發明專利]基于粒子群的粒子濾波視頻目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 201611107812.1
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN106600624B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 張文博;王陽;劉月;徐步;劉其民
• 申請（專利權）人: 昆山鯤鵬無人機科技有限公司;鯤鵬通訊（昆山）有限公司;蘇州明安信息科技有限公司;蘇州明逸智庫信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/207
• 分類號: G06T7/207
• 代理公司: 蘇州潤桐嘉業知識產權代理有限公司 32261
• 代理人: 朱平

1.一種基于粒子群的粒子濾波視頻目標跟蹤方法，包括：

(1)初始化粒子群：

(1a)讀入k-1時刻的圖像I_k-1，初始化k-1時刻的粒子群中心集為其中，表示k-1時刻第i個粒子群的中心，i為粒子群序號，取值為1,2,···,N，N表示粒子群總數，k表示時刻，初始時刻為k＝1；

(1b)初始化目標跟蹤窗：B_k-1＝(r_k-1,c_k-1)^T，其中r_k-1和c_k-1分別表示k-1時刻目標跟蹤窗的長度和寬度值，T表示向量轉置運算；

(1c)根據目標初始狀態與目標跟蹤窗B_k-1，初始化目標的特征協方差矩陣γ作為特征模板；

(2)粒子群狀態預測：

(2a)讀入k時刻的圖像I_k，通過對k-1時刻圖像中粒子群中心集的傳遞，得到k時刻圖像中的預測粒子群中心集為其中表示k時刻的第i個預測粒子群中心；

(2b)根據k時刻的預測粒子群中心集確定k時刻的粒子群集其中表示k時刻第i個粒子群中的第j個粒子，j為粒子序號，取值為1,2,···,M，M表示每個粒子群中的粒子總數；

(3)粒子群狀態更新

(3a)根據k時刻粒子群集和目標跟蹤窗B_k-1，確定k時刻的候選目標集其中，表示k時刻第i個粒子群中的第j個粒子所對應的候選目標，它表示以為中心、B_k-1為長寬所界定出的矩形區域；

(3b)提取k時刻的候選目標集對應的候選目標特征集其中表示k時刻第i個粒子群中的第j個粒子所對應候選目標的特征協方差矩陣；

(3c)根據候選目標特征集確定權值集其中表示k時刻第i個粒子群中的第j個粒子所對應的權值；

(3d)根據權值集確定k時刻的更新粒子群中心集并確定粒子群權值集其中表示k時刻第i個更新粒子群中心，表示k時刻第i個粒子群所對應的權值；

(4)重采樣：

利用重采樣算法，根據粒子群權值集對k時刻的更新粒子群中心集進行重采樣，得到k時刻的粒子群中心集其中表示k時刻第i個粒子群的中心；

(5)目標狀態估計：

(5a)根據k時刻的粒子群中心集估計k時刻的目標狀態X_k；

(5b)根據k時刻的目標狀態X_k和目標跟蹤窗B_k，確定出k時刻目標T_k，并輸出；

(6)判斷是否迭代：

檢查下一時刻的信息是否到達，若是，令k＝k+1，返回步驟(2)進行迭代，否則，目標跟蹤過程結束。

2.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(1a)中初始化k-1時刻的粒子群中心集為通過如下步驟確定：

(1a1)根據目標的初始狀態X₀，產生k-1時刻第i個粒子群中心其中，服從均值為X₀方差為Ψ₁的高斯分布，X₀為目標的初始狀態，Ψ₁為過程噪聲方差；

(1a2)用步驟(1a1)所得的N個粒子群中心，組成粒子群中心集

3.根據權利要求1所述的方法，其中步驟(2a)中通過對k-1時刻圖像中粒子群中心集的傳遞，得到k時刻圖像中的預測粒子群中心集為通過如下步驟確定：

(2a1)對k-1時刻第i個粒子群中心進行傳遞，得到k時刻第i個預測粒子群中心

其中，v_k-1為狀態噪聲，其服從均值為狀態噪聲協方差為Ψ₁的高斯分布；

(2a2)用步驟(2a1)中所得的N個粒子群中心，組成粒子群中心集