[發(fā)明專利]一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710619073.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107480602B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張巖;高鵬;袁如月;林智聰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G06K9/46;G06K9/62;G06T7/20
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

本發(fā)明提供了一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法，包括以下步驟：S1、視頻圖像格式轉(zhuǎn)換，將采集到的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將圖像數(shù)據(jù)從YUV顏色空間轉(zhuǎn)換到RGB顏色空間，再轉(zhuǎn)換到HSV顏色空間；S2、色彩空間轉(zhuǎn)換，根據(jù)初始跟蹤邊界框的選取特征，對(duì)HSV顏色空間中不同的分量使用二元分類(lèi)器將ROI從圖像中分離出來(lái)，利用二元分類(lèi)器將圖像進(jìn)行分類(lèi)，建立視頻圖像的分類(lèi)器數(shù)據(jù)分布圖。本發(fā)明還提供了一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果是：降低了功耗、滿足視頻的高速度和高分辨率要求，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)目標(biāo)視覺(jué)跟蹤。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法，尤其涉及一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)目標(biāo)視覺(jué)跟蹤技術(shù)在世界范圍內(nèi)吸引了眾多的研究者，并產(chǎn)生了許多新的理論及技術(shù)成果。一般的，計(jì)算機(jī)視覺(jué)是指用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬人的視覺(jué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)人的視覺(jué)功能，來(lái)適應(yīng)和理解外界環(huán)境和控制自身的運(yùn)動(dòng)。視覺(jué)系統(tǒng)主要解決物體識(shí)別、物體狀態(tài)確認(rèn)以及物體運(yùn)動(dòng)判斷等問(wèn)題。如圖1所示為常見(jiàn)的基于GPU(Graphics Processing Unit，圖像處理器)或DSP(Digital Signal Processor，數(shù)字信號(hào)處理器)的目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)。

對(duì)圖1中各模塊說(shuō)明如下：

攝像頭模塊：攝像頭模塊在目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)中負(fù)責(zé)視頻圖像數(shù)據(jù)的采集，并通過(guò)外部接口輸入GPU或DSP進(jìn)行處理。攝像頭采集視頻圖像數(shù)據(jù)、圖像預(yù)處理和圖像傳輸對(duì)整個(gè)目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)具有重要意義。

存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器在目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)中負(fù)責(zé)視頻圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。通過(guò)存儲(chǔ)器進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)緩存，為視頻圖像數(shù)據(jù)的讀出和寫(xiě)入及數(shù)據(jù)的更改提供了操作空間。

LCD顯示器：LCD顯示器模塊在目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)中負(fù)責(zé)視頻及跟蹤效果的顯示。當(dāng)GPU或DSP進(jìn)行算法處理獲取跟蹤結(jié)果時(shí)，需要對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，最終通過(guò)LCD顯示器進(jìn)行圖像輸出，使用戶更直觀的感受跟蹤過(guò)程。

GPU或DSP：該模塊在目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)中負(fù)責(zé)跟蹤算法的處理。通過(guò)輸入的視頻圖像數(shù)據(jù)，采用指定的算法進(jìn)行目標(biāo)視覺(jué)跟蹤，獲取目標(biāo)跟蹤結(jié)果，根據(jù)目標(biāo)跟蹤結(jié)果更新存儲(chǔ)器內(nèi)部圖像數(shù)據(jù)，并驅(qū)動(dòng)LCD顯示器將視頻圖像輸出。

現(xiàn)有的目標(biāo)視覺(jué)跟蹤系統(tǒng)多是基于GPU或DSP進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)，但是由于其功耗高、分辨率低、速度慢、實(shí)時(shí)性差、算法復(fù)雜等眾多缺陷，目前在便攜式設(shè)備、無(wú)人機(jī)等應(yīng)用領(lǐng)域中未得到大范圍的推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法及系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種低成本目標(biāo)視覺(jué)跟蹤方法，包括以下步驟：

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

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

S3、視覺(jué)跟蹤，分兩個(gè)通道同時(shí)進(jìn)行：一個(gè)通道是通過(guò)Kalman預(yù)估器利用上一幀目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)當(dāng)前幀的目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)估，另一個(gè)通道是通過(guò)CamShift算法利用視頻圖像的二元分類(lèi)器分布圖對(duì)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤，通過(guò)優(yōu)化選擇判定最佳跟蹤結(jié)果，并將該跟蹤結(jié)果輸入Kalman預(yù)估器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的校正，等待下一幀的計(jì)算，同時(shí)根據(jù)最佳跟蹤對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)的視頻圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，最終進(jìn)行顯示，完成目標(biāo)視覺(jué)跟蹤。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，在步驟S2中，使用二元分類(lèi)器，根據(jù)初始跟蹤邊界框的選取特征，對(duì)HSV顏色空間中不同的分量使用二元分類(lèi)器將ROI從圖像中分離出來(lái)，如式(1)，并且在后續(xù)操作中僅使用分類(lèi)二值圖像，