[發(fā)明專利]一種低成本目標視覺跟蹤方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710619073.2
• 申請日: 2017-07-26
• 公開（公告）號: CN107480602B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 張巖;高鵬;袁如月;林智聰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/20
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權事務所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

1.一種低成本目標視覺跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、視頻圖像格式轉換，將采集到的圖像數(shù)據(jù)進行轉換，將圖像數(shù)據(jù)從YUV顏色空間轉換到RGB顏色空間，再轉換到HSV顏色空間；

S2、色彩空間轉換，根據(jù)初始跟蹤邊界框的選取特征，對HSV顏色空間中不同的分量使用二元分類器將ROI從圖像中分離出來，利用二元分類器將圖像進行分類，建立視頻圖像的分類器數(shù)據(jù)分布圖；

S3、視覺跟蹤，分兩個通道同時進行：一個通道是通過Kalman預估器利用上一幀目標的位置和運動狀態(tài)對當前幀的目標的位置和運動狀態(tài)進行預估，另一個通道是通過CamShift算法利用視頻圖像的二元分類器分布圖對目標進行跟蹤，通過優(yōu)化選擇判定最佳跟蹤結果，并將該最佳跟蹤結果輸入Kalman預估器進行參數(shù)的校正，等待下一幀的計算，同時根據(jù)最佳跟蹤結果對存儲器內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進行更新，最終進行顯示，完成目標視覺跟蹤；

其中，

在步驟S2中，使用二元分類器，根據(jù)初始跟蹤邊界框的選取特征，對HSV顏色空間中不同的分量使用二元分類器將ROI從圖像中分離出來，如式(1)，并且在后續(xù)操作中僅使用分類二值圖像，

式中是前一幀邊界框中像素的HSV分量均值，H_T、S_T、V_T是預設閾值，H_kc、S_kc、V_kc是當前圖像像素的分類值，屬于ROI的為正例，反之為負例；

提供一種HSV加權分類器防止出現(xiàn)閾值漂移，如式(2)，

A_kc＝1, if W(HSV)＜A_T (2)

式中的是對HSV分量進行加權，α、β、γ是每個分量的加權系數(shù)且α+β+γ＝1，默認圖像觸發(fā)信號為靜息，只有當H_kc、S_kc、V_kc、A_kc四個值都為1時，當前像素分類為ROI，即ROI_kc＝H_kcS_kcV_kcA_kc。

2.根據(jù)權利要求1所述的低成本目標視覺跟蹤方法，其特征在于：在步驟S3中，提供加權計算階矩，如式(3)；

式中W(·)表示加權函數(shù)，I(·)表示像素的分類值，當前像素距離前幀邊界框中心的距離越近，權值越大，邊界框的位置和尺寸如式(4)，

x_c、y_c是預測邊界框的中心，s是邊界框的尺寸。

3.一種用于實現(xiàn)如權利要求1所述的低成本目標視覺跟蹤方法的低成本目標視覺跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)預處理模塊、控制器模塊、寫入緩存模塊、讀出緩存模塊、預估跟蹤器模塊、自適應跟蹤器模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和存儲器數(shù)據(jù)更新控制模塊，其中，所述控制器模塊分別與所述數(shù)據(jù)處理模塊、預估跟蹤器模塊、自適應跟蹤器模塊、讀出緩存模塊、存儲器數(shù)據(jù)更新控制模塊連接，所述數(shù)據(jù)處理模塊分別與所述預估跟蹤器模塊、自適應跟蹤器模塊、存儲器數(shù)據(jù)更新控制模塊連接，所述自適應跟蹤器模塊與所述讀出緩存模塊連接，所述數(shù)據(jù)預處理模塊的輸出端與所述寫入緩存模塊的輸入端連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的低成本目標視覺跟蹤系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)據(jù)預處理模塊包括數(shù)據(jù)拼接電路、YCbCr 4:2:2轉YCbCr 4:4:4轉換電路、YUV顏色空間轉RGB顏色空間轉換電路、RGB顏色空間轉HSV顏色空間轉換電路和二元分類器分類電路，其中，所述數(shù)據(jù)拼接電路的輸出端與所述YCbCr 4:2:2轉YCbCr 4:4:4轉換電路的輸入端連接，所述YCbCr 4:2:2轉YCbCr 4:4:4轉換電路的輸出端與所述YUV顏色空間轉RGB顏色空間轉換電路的輸入端連接，所述YUV顏色空間轉RGB顏色空間轉換電路的輸出端與所述RGB顏色空間轉HSV顏色空間轉換電路的輸入端連接，所述RGB顏色空間轉HSV顏色空間轉換電路的輸出端與所述二元分類器分類電路的輸入端連接。