[發明專利]基于視頻的目標探測追蹤方法、系統、介質及設備

有效

• 申請號: 201811191956.9
• 申請日: 2018-10-12
• 公開（公告）號: CN109302562B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 劉為謙;何東林;隋運峰;程志;趙士瑄
• 申請（專利權）人: 中國民用航空總局第二研究所
• 主分類號: H04N5/232
• 分類號: H04N5/232;H04N7/18;H04W4/02;H04W4/029;G06K9/00;G06T7/246
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 安娜

1.一種基于視頻的目標探測追蹤方法，其特征在于，包括：

調整監視設備轉向監視區域；

對所述監視區域進行初始化追蹤；在初始化追蹤過程中，判斷目標是否進入所述監視區域；若否，則繼續對所述監視區域進行初始化追蹤；若是，則對所述目標進行持續追蹤；

在持續追蹤過程中，判斷所述目標是否丟失；若否，則繼續對所述目標進行持續追蹤；若是，則預測并尋找所述目標；

若在預設時間段內，找回所述目標，則對所述目標繼續進行持續追蹤；若在預設時間段內，沒有找回所述目標，則結束追蹤；

所述對所述監視區域進行初始化追蹤，包括：

采用兩幀初始化追蹤方法，對所述監視區域進行初始化追蹤，具體步驟如下：

步驟11)：對當前幀圖像進行目標檢測，獲得一類第一探測結果；

其中，每個目標的檢測結果包含：目標中心位置(X,Y)，所占區域寬高(W,H)，和識別分數S；

步驟12)：讀取前一次對圖像幀進行目標檢測的一類第二探測結果；

步驟13)：結合區域匹配算法，對所述一類第一探測結果和所述一類第二探測結果進行配對，獲得第一配對分數；

在對一類第一探測結果和一類第二探測結果進行配對時，將一類第一探測結果的每個結果與一類第二探測結果的每個結果進行逐個配對，其中，每個結果是指每個目標對應的結果，按照如下公式計算第一配對分數，公式如下：

其中，一類第一探測結果的腳標記為i，一類第二探測結果的腳標記為j，ω₁、ω₂、ω₃是權重系數，M_i-j是“區域匹配算法”的得分；若本次或前次檢測結果數量為0則跳過配對；

步驟14)：判斷所述第一配對分數中的最高配對分數是否超過目標門限；

若否，則所述目標沒有進入所述監視區域；

將所述一類第一探測結果覆蓋所述一類第二探測結果，讀取最新視頻幀，繼續執行步驟11)至步驟14)；

若是，則確定所述目標進入所述監視區域；

根據所述一類第一探測結果和所述一類第二探測結果中的中心位置距離差和時間差，計算第一目標運動速度；根據所述第一目標運動速度，對所述目標進行持續追蹤；

其中，區域匹配算法為：

步驟1：使用特征檢測算法分別在檢測結果i所在區域和檢測結果j所在區域提取特征點，并對每個特征點計算特征向量；

步驟2：對區域j中生成的每個特征向量，在區域i生成的特征向量中尋找匹配分數最大者構成特征向量配對；匹配分數計算公式為：

其中，F_i為區域i中生成的每個特征向量；F_j為區域j中生成的每個特征向量；

步驟3；按照特征向量配對的匹配分數從大到小對特征向量配對進行排序；

步驟4：取前5對特征向量配對的匹配分數，計算平均值，作為區域匹配算法得分；

或，

采用三幀初始化追蹤方法，對所述監視區域進行初始化追蹤，具體步驟如下：

步驟21)：對當前幀圖像進行目標檢測，獲得二類第一探測結果；

其中，每個目標的檢測結果包含：目標中心位置(X,Y)，所占區域寬高(W,H)，和識別分數S；

步驟22)：讀取前兩次對圖像幀進行目標檢測的二類第二探測結果和二類第三探測結果；

步驟23)：對所述二類第一探測結果、二類第二探測結果和二類第三探測結果進行配對，獲得第二配對分數；

所述第二配對分數的計算公式如下：

其中，A_i-j-k＝exp(-|W_i-W_j|-|H_i-H_j|)+exp(-|W_k-W_j|-|H_k-H_j|)

V_i-j-k＝exp(-|X_i+X_k-2X_j|)+exp(-|Y_i+Y_k-2Y_j|)

其中，A_i-j-k表示衡量目標大小一致性的參數；V_i-j-k表示衡量目標運動速度一致性的參數；表示衡量外形特征一致性的參數；

三次檢測結果腳標分別記為i、j、k，ω'₁、ω'₂、ω'₃是權重系數；

步驟24)：判斷所述第二配對分數中的最高配對分數是否超過目標門限；

若否，則所述目標沒有進入所述監視區域；

將所述二類第一探測結果覆蓋前一次的所述二類第二探測結果，將所述二類第二探測結果覆蓋所述二類第三探測結果，并讀取最新視頻幀，繼續執行步驟21)至步驟24)；

若是，則確定所述目標進入所述監視區域；

根據三次目標探測結果中的中心位置距離差和時間差，計算第二目標運動速度，根據所述第二目標運動速度，對所述目標進行持續追蹤；

所述對所述目標進行持續追蹤，包括：

根據目標運動速度，調整所述監視設備中的轉臺轉速，使所述目標保持在所述監視區域的中心區域，具體步驟如下：

步驟31)：將目標運動速度換算成轉臺的水平旋轉速度和俯仰旋轉速度；

步驟32)：根據所述水平旋轉速度和俯仰旋轉速度，調整所述轉臺轉速；

步驟33)：將初始化追蹤過程中，最高配對分數對應的最后一幀圖像的目標探測結果記錄為歷史信息；

步驟34)：對當前幀圖像進行目標檢測，獲得第四目標探測結果；

其中，每個目標的檢測結果包含：目標中心位置(X,Y)，所占區域寬高(W,H)，和識別分數S；

步驟35)：讀取所述歷史信息，將所述第四目標探測結果與所述歷史信息進行配對，計算第三配對分數；

讀取歷史信息，將本次目標檢測的每個結果與前次確認的歷史信息進行配對，按照如下公式計算第三配對分數：

ω₁exp(-|W_p-W_q|-|H_p-H_q|)+ω₂S_p+ω₃M_p-q+ω₄exp(-|X_p-X_q|-|Y_p-Y_q|)

其中，本次檢測結果腳標記p，歷史信息腳標記q，ω₁、ω₂、ω₃、ω₄是權重系數，M_p-q是區域匹配算法的得分；

步驟36)：判斷所述第三配對分數中的最高配對分數是否低于目標門限；

若是，則認為所述目標暫時丟失，預測并尋找所述目標；

若否，則認為所述目標沒有丟失；

步驟37)：若目標沒有丟失，則將所述第三配對分數中的最高配對分數對應的探測結果更新到所述歷史信息；

步驟38)：根據當前目標成像位置和水平相對速度調整轉臺的水平旋轉速度；根據當前目標成像位置和俯仰相對速度調整轉臺的俯仰旋轉速度，重復步驟32)至步驟38)。