[發明專利]基于KCF的海上目標跟蹤算法

有效

• 申請號: 201811220587.1
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109558877B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 張文強;張浩;焦健;白戈;周一帆;路紅;張睿
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T5/30;G06T5/00;G06V10/764
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于視頻分析技術領域，具體為一種基于KCF的海上目標跟蹤算法。本發明算法包括：（1）圖像預處理：主要是對圖像的去噪和去霧，獲取質量較好的海面圖像；（2）目標檢測：海天線提取，通過改進的DPM算法獲取目標位置；（3）目標跟蹤：通過改進的KCF算法，對目標進行軌跡預測，實現有遮擋場景下的多目標跟蹤。本發明綜合不同圖像處理方法性能差異，形成一套能夠同時滿足時間和準確率要求的算法，可在有限的計算資源下，保證較高的準確率，并實時的進行分析，極大的提高了遮擋場景下的目標跟蹤成功率。

技術領域

本發明屬于計算機數字圖像處理技術領域，具體涉及一種基于KCF的海上目標跟蹤算法。

背景技術

隨著工業生產的不斷發展，越來越多的企業開始關注智能制造這一環節，合理分配資源，提高產業智能化程度成了企業新的方向。將機器視覺引入工業生產是一種變革方式，其中視覺技術目標跟蹤在工業領域發揮著很重要的作用，無論是安防監控還是流水線產品的定位，越來越多的視覺跟蹤的應用被開發出來。同時，遮擋、形變、背景復雜等一直是目標跟蹤領域亟待解決的難題，所以尋找合適的方法來得到良好的跟蹤效果是非常關鍵的。

本發明在相關工作的基礎上，作出改進，針對船舶跟蹤這一特定的需求，將其分為多個步驟，對每一個步驟選擇最優的算法。在目標檢測方面，先通過海天線檢測算法確定目標初步位置，然后通過DPM算法排除干擾物，針對目標的特性，重新設計了DPM算法的懲罰函數。在目標跟蹤方面，針對KCF算法無法處理遮擋設計了更新策略，在短時間遮擋效果顯著，對長期遮擋也有一定的預測作用。

發明內容

本發明的目的克服目標跟蹤中存在的技術上的缺陷，提供一種魯棒的、適應力強的基于KCF的海上目標跟蹤算法。

本發明提出的海上目標跟蹤算法，是基于KCF算法的改進算法。在目標檢測方面，先通過海天線檢測算法確定目標初步位置，然后通過DPM算法排除干擾物，針對目標的特性，重新設計DPM算法的懲罰函數；在目標跟蹤方面，針對KCF算法無法處理遮擋設計了更新策略。本發明提出的算法能適應遮擋、復雜背景等各個場景下的目標跟蹤。

本發明提出的基于KCF的海上目標跟蹤算法，具體步驟如下：

步驟(1)圖像預處理；

步驟(2)海天線輔助目標檢測；

步驟(3)軌跡預測的目標跟蹤；

其中：

步驟(1)所述的圖像預處理，具體過程如下：

過程(11)輸入原始彩色圖像，對圖像進行腐蝕膨脹操作；

過程(12)對圖像進行高斯濾波，進行邊緣平滑處理，得到濾波后的圖像，記為圖像I；

過程(13)如果圖像I是有霧圖像，使用暗通道去霧進行圖像去霧；

步驟(2)所述的海天線輔助目標檢測，具體過程如下：

過程(21)通過水平梯度檢測，尋找梯度差異最大界限；

過程(22)通過非線性分割，獲得分割較為明顯的海天線

過程(23)通過直線擬合獲取海天線L；

過程(24)在海天線利用改進的DPM算法檢測船只；

步驟(3)所述的軌跡預測的目標跟蹤，具體過程如下：

過程(31)進行循環位移獲得正負樣本；

過程(32)利用改進的KCF算法進行目標的跟蹤。

在步驟(13)中所述的使用暗通道去霧，具體為：

暗通道去霧的數學表示如下：