[發(fā)明專利]基于多種不變性混合的目標(biāo)跟蹤方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711439231.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108122011B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王加慶;竇潤江;劉力源;吳南健;秦琦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06T7/246
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種基于多種不變性混合的目標(biāo)跟蹤方法和系統(tǒng)，該方法包括如下步驟：對輸入圖像進(jìn)行濾波并選取目標(biāo)候選區(qū)域、對目標(biāo)候選區(qū)域提取旋轉(zhuǎn)不變性特征、將旋轉(zhuǎn)不變性特征轉(zhuǎn)換成向量、對目標(biāo)候選區(qū)域提取灰度不變性特征、將灰度不變性特征轉(zhuǎn)換成向量、對目標(biāo)候選區(qū)域提取尺寸不變性特征、將尺寸不變性特征轉(zhuǎn)換成向量、將三個特征向量融合成一融合向量、利用分類器和融合向量進(jìn)行分類選出分值最高的候選目標(biāo)。本發(fā)明使用多種不變性特征對目標(biāo)進(jìn)行描述，使得在灰度發(fā)生變化、目標(biāo)旋轉(zhuǎn)、目標(biāo)大小發(fā)生變化的場景中，該跟蹤方法具有魯棒性；并且該方法可并行度高，有利于做加速計算，可廣泛應(yīng)用于需要進(jìn)行高速實(shí)時圖像跟蹤的場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理、目標(biāo)跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多種不變性混合的目標(biāo)跟蹤方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目標(biāo)跟蹤在過去幾十年中一直是學(xué)術(shù)研究及實(shí)際應(yīng)用的熱門課題。傳統(tǒng)的跟蹤方法有模板匹配和背景減除技術(shù)，模板匹配是利用前一幀或人為制定的目標(biāo)特征作為模板，在當(dāng)前幀搜索匹配點(diǎn)尋找到目標(biāo)的方法。這是一種以目標(biāo)的形態(tài)特征為判據(jù)的目標(biāo)檢索和跟蹤方法。模板匹配應(yīng)用于跟蹤時具有較高的靈敏度和可靠性。背景減除技術(shù)是一種將當(dāng)前圖像和已有背景進(jìn)行差分而得到目標(biāo)的方法。與模板匹配方法相比，背景減除技術(shù)更簡單快速。但背景減除技術(shù)不適合處理背景中存在各種干擾和變化的應(yīng)用。無論是模板匹配方法還是背景減除技術(shù)都很難同時達(dá)到魯棒性和實(shí)時性的要求。因此有人提出基于單特征與分類器的跟蹤方法，該方法使用單類特征對目標(biāo)進(jìn)行描述，然后使用分類器進(jìn)行目標(biāo)分類，從而進(jìn)行跟蹤。由于可選擇并行度較大的特征，因此該方法可達(dá)到較高的實(shí)時性。但是單特征無法應(yīng)對場景灰度發(fā)生變化、目標(biāo)大小發(fā)生變化和目標(biāo)旋轉(zhuǎn)等情況，該方法在不同場景的魯棒性就會大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提出一種基于多種不變性混合的目標(biāo)跟蹤方法和系統(tǒng)，以期至少部分地解決上述已有技術(shù)中的不足之處。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，提出了一種基于多種不變性混合的目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、對輸入圖像(1)的搜索區(qū)域(11)進(jìn)行濾波并選取若干個目標(biāo)候選區(qū)域(12)；

B、對所有目標(biāo)候選區(qū)域(12)分別提取旋轉(zhuǎn)不變性特征、灰度不變性特征和尺寸不變性特征，并分別將其轉(zhuǎn)換成對應(yīng)向量；

C、分別將上述步驟B得到的所有目標(biāo)候選區(qū)域的三個不變性特征向量融合成一融合向量；

D、利用分類器對上述步驟C得到的所有目標(biāo)候選區(qū)域的融合向量進(jìn)行計算并分類，選出分值最高的候選目標(biāo)。

其中步驟A中每一幀的搜索區(qū)域11大小一樣，當(dāng)前幀的搜索區(qū)域11由上一幀的目標(biāo)位置確定，而第一幀的搜索區(qū)域11通過輸入設(shè)備進(jìn)行選定；

其中，步驟A中的濾波步驟是使用高斯濾波器僅對所述搜索區(qū)域11進(jìn)行濾波處理；

其中，在所述搜索區(qū)域11內(nèi)每移動一個像素則選取一個目標(biāo)候選區(qū)域12，并將選取的所有目標(biāo)候選區(qū)域12依次送入后續(xù)操作。

其中，步驟B中提取旋轉(zhuǎn)不變性特征、灰度不變性特征和尺寸不變性特征時，目標(biāo)候選區(qū)域12里的目標(biāo)即使發(fā)生旋轉(zhuǎn)、灰度改變、大小變化，對應(yīng)提取得到的不變性特征的特征值也不會改變或改變量小于5％。

其中，步驟B中提取旋轉(zhuǎn)不變性特征、灰度不變性特征和尺寸不變性特征時能夠任意選擇先后順序來執(zhí)行，或者通過并行算法同時執(zhí)行上述步驟。

其中，步驟B中將旋轉(zhuǎn)不變性特征、灰度不變性特征或尺寸不變性特征轉(zhuǎn)換成向量時，需要將每個目標(biāo)候選區(qū)域12劃分成多個圖像區(qū)域，在每個圖像區(qū)域分別進(jìn)行統(tǒng)計得到對應(yīng)特征的子直方圖，然后再將所有子直方圖依次合并成一個直方圖，將每個直方圖的bin看成一個向量的元素，即可得到一個向量。