[發(fā)明專利]基于單位球面坐標(biāo)映射的全景目標(biāo)跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710231523.0
• 申請(qǐng)日: 2017-04-11
• 公開（公告）號(hào): CN107025659B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉龍;潘亞峰;馮宇辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/262
• 分類號(hào): G06T7/262
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

1.基于單位球面坐標(biāo)映射的全景目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，初始化參數(shù)，讀取第一幀圖像，選取目標(biāo)并用矩形框框選目標(biāo)，獲取目標(biāo)中心點(diǎn)坐標(biāo)并跟蹤矩形框的長(zhǎng)和寬上所占有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)t₁，t₂；

步驟2，將步驟1獲取的目標(biāo)中心點(diǎn)圖像坐標(biāo)由全景圖像坐標(biāo)系映射到單位球面坐標(biāo)系得到角度坐標(biāo)(θ,φ)；

步驟3，根據(jù)步驟2得到的角度坐標(biāo)(θ,φ)統(tǒng)計(jì)目標(biāo)模版的顏色直方圖信息；

步驟4，用粒子濾波方法跟蹤更新目標(biāo)狀態(tài)向量得到新的目標(biāo)狀態(tài)向量獲得最優(yōu)粒子的角度坐標(biāo)(θ',φ')，其中和分別表示球面坐標(biāo)的緯度φ和經(jīng)度θ的導(dǎo)數(shù)；

步驟5：將步驟4更新后得到的最優(yōu)粒子的角度坐標(biāo)(θ',φ')映射到圖像坐標(biāo)系得到

步驟6：顯示跟蹤結(jié)果；

步驟7：讀取視頻下一幀圖像；

步驟8：更新步驟2中的坐標(biāo)點(diǎn)即用步驟5最終得到的坐標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)參數(shù)替換中的坐標(biāo)參數(shù)；

步驟9：重復(fù)步驟2到步驟8直到視頻結(jié)束幀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單位球面坐標(biāo)映射的全景目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于：所述步驟1的具體過(guò)程如下：

步驟1.1，設(shè)定粒子數(shù)為N，定義單位球面為X_s＝(cos(φ)sinθ,sin(φ)cos(θ),cos(φ))^T，其中，φ∈[0,π],θ∈[0,2π]，φ、θ分別表示球面坐標(biāo)的緯度和經(jīng)度，設(shè)目標(biāo)狀態(tài)向量為其中和分別表示球面坐標(biāo)的緯度φ和經(jīng)度θ的導(dǎo)數(shù)；

步驟1.2，通過(guò)如下公式(1)獲取攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣K_c：

其中，f_x,f_y分別表示在笛卡爾坐標(biāo)下X軸和Y軸方向下的等效焦距，c_x,c_y分別表示物理世界一點(diǎn)投影到成像平面在橫向和縱向上產(chǎn)生的偏移量；

步驟1.3，讀入視頻，讀取視頻的第一幀圖像，在視頻起始幀圖像中手動(dòng)選取跟蹤目標(biāo)，獲取目標(biāo)中心點(diǎn)圖像坐標(biāo)獲取跟蹤矩形框的長(zhǎng)和寬上所占有的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)t₁，t₂。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單位球面坐標(biāo)映射的全景目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于：所述步驟2的具體過(guò)程如下：

步驟2.1，根據(jù)步驟1中得到的全景圖像平面上的目標(biāo)中心點(diǎn)圖像坐標(biāo)通過(guò)如下公式(2)求目標(biāo)中心點(diǎn)映射為單位球面上的一點(diǎn)

設(shè)一中間變量由如下公式(3)得：

通過(guò)如下公式(4)求H_c：

H_c＝K_cM_cR_c (4)；

其中，R_c為3×3旋轉(zhuǎn)矩陣，對(duì)于拋物鏡面，R_c為單位矩陣，M_c僅由鏡面類型決定，通過(guò)如下公式(5)求M_c：

其中，對(duì)于拋物鏡面，ξ＝1，鏡面的通徑為4p；

根據(jù)公式(3)得到的結(jié)果，通過(guò)如下公式(6)求得

其中，對(duì)于拋物鏡面，ξ＝1；

步驟2.2，將步驟2.1求得的點(diǎn)轉(zhuǎn)化為球面坐標(biāo)系下角度坐標(biāo)(θ,φ)，具體過(guò)程如下：

根據(jù)直角坐標(biāo)系與球面坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，通過(guò)如下公式(7)求球面半徑r：

其中，φ∈[0,π],θ∈[0,2π]；