[發明專利]基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法

有效

• 申請號: 201710914852.5
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107818574B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 錢志明;王志剛;寸天睿;秦海菲
• 申請（專利權）人: 楚雄師范學院
• 主分類號: G06T7/285
• 分類號: G06T7/285;G06T7/38
• 代理公司: 昆明順新圖盛專利代理事務所(特殊普通合伙) 53213
• 代理人: 廖萍

本發明公開了一種基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法，涉及信息技術領域，該基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法以頂視方向的跟蹤為主，側視方向的檢測結果不用于跟蹤，只用來與頂視跟蹤結果做立體匹配，降低跟蹤方法的復雜性，提高跟蹤效率。該基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法僅需要兩臺攝像機就能夠對魚群目標進行有效的三維跟蹤，不但具有較高的準確性，而且具有較快的跟蹤速度。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，具體來說涉及一種基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法。

背景技術

參考文獻Qian Z M，Chen Y Q.Feature point based 3D tracking of multiplefish from multi-view images[J].PloS one，2017，12(6)：e0180254中提出了一種基于三視圖的魚群三維跟蹤方法。該方法首先利用骨架分析將多視圖中的目標簡化為特征點表示，然后，根據得到的特征點模型，以頂視方向的跟蹤為主，兩個側視方向的跟蹤作為參考，對目標進行匹配和關聯，最終得到目標在三維空間中的運動軌跡。

在參考文獻的跟蹤方法中，當頂視圖出現遮擋時，該方法使用兩個側視方向的跟蹤結果對遮擋前后的目標進行關聯，這樣處理的優勢是可以提高遮擋跟蹤的性能，使跟蹤結果更為可靠，但這是以犧牲跟蹤效率為代價的，如果頂視圖的目標沒有發生遮擋，則側視圖中的跟蹤就不是必要的。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法，以頂視方向的跟蹤為主，側視方向的檢測結果不用于跟蹤，只用來與頂視跟蹤結果做立體匹配，降低跟蹤方法的復雜性，提高跟蹤效率。

為實現上述目的，本發明提供以下的技術方案：

該基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法包括如下步驟：

(1)使用骨架端點附近的多個點來估算目標的運動方向，假設骨架端點為p(x，y)，定義端點段es為鄰近端點的n個骨架點es＝{(x_i，y_i)|i＝1，...，n}，端點段的方向可以根據最小二乘法計算得到，

聯合骨架端點p和端點段方向θ組成的特征點F(p，θ)可以對目標進行表示；

(2)在目標的頭尾兩個特征點中，可以根據形狀的不對稱性去除頂視圖中目標的尾部特征點，而對于側視方向，依然保留頭尾兩個特征點；

(3)對頂視圖相鄰幀間的特征點進行數據關聯，得到頂視二維跟蹤軌跡。接下來，使用頂視跟蹤軌跡和目標在側視方向的特征點進行立體匹配，即可得到目標在三維空間中的位置，為解決立體匹配的不確定性問題，使用運動連續性來完成立體匹配；

假設和分別表示頂視圖和側視圖中的一個特征點，如果在極線約束下，在側視圖中存在k個可能匹配的候選特征點，則將運動連續性約束定義如下：

其中，表示t-1時刻與頂視圖的特征點相匹配的側視圖的特征點。pc_max和dc_max分別表示相鄰幀目標的最大運動距離和最大偏轉角度，和分別表示特征點和之間的位置和方向的變化，w和(1-w)分別表示位置和方向在代價函數中所占權重。上式表示，在側視圖的k個候選特征點中，選擇與前一時刻的匹配點具有最佳運動連續性的特征點作為當前時刻的匹配點。

采用以上技術方案的有益效果是：該基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法以頂視方向的跟蹤為主，側視方向的檢測結果不用于跟蹤，只用來與頂視跟蹤結果做立體匹配，降低跟蹤方法的復雜性，提高跟蹤效率。該基于骨架分析的魚群三維跟蹤方法僅需要兩臺攝像機就能夠對魚群目標進行有效的三維跟蹤，不但具有較高的準確性，而且具有較快的跟蹤速度。

附圖說明