[發明專利]一種基于征點輔助的時空上下文目標跟蹤方法

有效

• 申請號: 201711098719.3
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN108022254B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 翟敬梅;劉坤
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/269;G06T7/194
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發明公開了一種基于特征點輔助的時空上下文目標跟蹤方法，包括如下步驟：S1，在初始幀選擇目標框，并初始化時空上下文模型和目標特征點模型S2，在下一幀中利用特征點匹配和光流跟蹤方法進行目標特征點追蹤，并通過聚類得到目標特征點集，獲得目標預估位置區域；S3，在目標預估位置區域建立局部上下文外觀模型，再計算與時空上下文模型的相關性獲得置信圖，在置信圖最大值位置獲得目標最終位置；S4，根據跟蹤結果，結合目標特征點數變化率來判斷目標遮擋程度，控制時空上下文模型更新。本發明在背景干擾、遮擋、目標旋轉和快速運動情況下，依然具有穩定的跟蹤效果，具有較好的魯棒性。

技術領域

本發明屬于計算機視覺領域，主要是基于視覺的目標跟蹤，具體涉及一種基于特征點輔助的時空上下文目標跟蹤方法。

背景技術

目標在線跟蹤在軍事偵查、視頻監控、行為識別、人機交互和移動機器人跟蹤導航等領域有著廣泛的應用。但由于跟蹤場景中往往存在多種因素的干擾，如目標旋轉、背景光線變化、目標快速運動和遮擋，這些因素給動態目標跟蹤帶來巨大挑戰。由于目標可能移出視野范圍，在目標遮擋或者丟失重現時，跟蹤算法需能夠重新檢測并跟蹤目標。因此開發一種魯棒性、高效性的跟蹤方法具有重大意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，滿足現有的需求，提供一種基于特征點輔助的時空上下文目標跟蹤方法。該方法利用特征點追蹤進行目標最終位置預估，再結合時空上下文信息進行精確定位，在背景干擾、遮擋、目標旋轉和快速運動情況下進行跟蹤。

為了實現上述目的，本發明提供一種基于特征點輔助的時空上下文目標跟蹤方法，包括如下步驟：

S1，在初始幀選擇目標框，并初始化時空上下文模型和目標特征點模型；

S2，在下一幀中利用特征點匹配和光流跟蹤方法進行目標特征點追蹤，并通過聚類得到目標特征點集，獲得目標預估位置區域；

S3，在目標預估位置區域建立局部上下文外觀模型，再計算與時空上下文模型的相關性獲得置信圖，在置信圖最大值位置獲得目標最終位置；

S4，根據跟蹤結果，結合目標特征點數變化率來判斷目標遮擋程度，控制時空上下文模型更新。

優選地，所述步驟S1中，所述目標特征點模型的初始化過程步驟具體包括：

針對初始幀圖像，進行FAST特征點檢測，根據特征點在初始目標框內外，分離出前景和背景部分的特征點，同時生成前景和背景特征點的BRISK特征描述子，并獲得如下的目標特征點模型：

其中ri是特征點i在初始幀的位置(ri∈R²)，f_i∈{0，1}^d為其對應的二進制特征描述子，d表示特征維數，flag為標志位，0、1分別表示背景點與前景點，N_O代表目標O特征點總數，跟蹤過程中特征點過多將增加耗時，較少又不足于表征目標，采用多個高低閾值進行FAST特征點提取，選擇最佳閾值使初始化目標特征點個數保持在理想跟蹤效果范圍。

優選地，所述步驟S2中，采用光流跟蹤方法進行特征點追蹤的步驟具體包括：

為了適應目標的外觀變化，采用光流對特征點進行連續追蹤，在I_t幀中利用金字塔Lucas-Kanada光流法計算I_t-1幀中前景特征點P_t-1在I_t幀中的對應點P_t，再對I_t幀中對應點P_t計算逆向光流尋找其在I_t-1幀中的對應點P^*_t-1，在P_t中剔除前向或逆向光流中未匹配的點和||P_t-1-P^*_t-1||大于閾值的點，獲得有效的跟蹤點T_t。