[發(fā)明專利]一種基于局部特征及尺度池的目標跟蹤方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910348414.6
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110097575B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文超;彭真明;李美惠;龍鴻峰;彭凌冰;秦飛義;張鵬飛;曹兆洋;孔軒;張?zhí)m丹;程曉彬
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/269;G06V10/80;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 成都智言知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51282
• 代理人: 徐金瓊

1.一種基于局部特征及尺度池的目標跟蹤方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：讀取視頻幀序列，獲取初始幀圖像，即第一幀圖像；

S2：根據(jù)初始幀圖像的目標尺度信息，計算尺度大小，并根據(jù)尺度大小和給定的細胞單元尺寸分別確定兩種特征對應(yīng)分類器的回歸標簽及二維余弦窗；

S3：獲取當(dāng)前幀圖像作為當(dāng)前幀，根據(jù)尺度大小和給定的目標位置選定目標區(qū)域圖像，并對目標區(qū)域圖像進行直方圖均衡化；

S4：基于兩種特征的二維余弦窗，從直方圖均衡化后的目標區(qū)域圖像中提取特征一和特征二；

基于二維余弦窗cos_window1，提取圖像塊A'的31維FHOG特征作為特征一；

對圖像塊A'提取1維灰度特征g1、1維去均值灰度特征g2和1維局部二值模式LBP特征g3，線性融合得到共3維的融合特征g，再對融合特征g加二維余弦窗cos_window2，得到3維融合特征作為特征二；然后進行快速傅里葉變換，得到處理后圖像塊A'在頻域的特征xf2；

S5：基于回歸標簽用特征一或特征二訓(xùn)練分類器，得到特征一和特征二對應(yīng)的目標模型及分類器回歸系數(shù)，若步驟S3中的當(dāng)前幀圖像為第一幀圖像，初始化特征一和特征二對應(yīng)的目標模型和分類器回歸系數(shù)，若為最后一幀圖像，不作處理，否則更新特征一和特征二對應(yīng)的目標模型和分類器回歸系數(shù)；

S6：讀取下一幀圖像作為當(dāng)前幀，步驟S3中的當(dāng)前幀圖像作為上一幀圖像，在當(dāng)前幀圖像中，根據(jù)上一幀目標位置及給定的多個尺度利用尺度池方法分別獲取多個不同尺度的搜索區(qū)域圖像，并對多個搜索區(qū)域圖像進行直方圖均衡化，得到直方圖均衡化的圖像；

S7：分別對直方圖均衡化圖像進行計算，再根據(jù)計算得到的結(jié)果，基于特征一和特征二對應(yīng)的目標模型及分類器回歸系數(shù)得到兩種特征對應(yīng)的多層核相關(guān)濾波響應(yīng)圖；

S8：若步驟S3中的當(dāng)前幀為第一幀圖像，初始化兩種特征對應(yīng)的響應(yīng)融合權(quán)重，若為最后一幀圖像，不作處理，否則，基于上一幀圖像計算得到的響應(yīng)權(quán)重，更新兩種特征對應(yīng)的響應(yīng)融合權(quán)重，將兩種特征對應(yīng)的多層核相關(guān)濾波響應(yīng)圖線性插值到一致大小后，基于特征一和特征二對應(yīng)的響應(yīng)融合權(quán)重加權(quán)融合得到多層響應(yīng)融合圖，再通過多層響應(yīng)融合圖得到目標的預(yù)測位置以及預(yù)測尺度；

S9：判斷視頻幀序列是否已結(jié)束，若未結(jié)束，基于多層響應(yīng)融合圖計算峰值旁瓣比，判斷步驟6中的當(dāng)前幀圖像的跟蹤狀態(tài)進而計算響應(yīng)權(quán)重以及學(xué)習(xí)率，計算后轉(zhuǎn)到步驟S3進行下一幀圖像處理，否則，結(jié)束目標跟蹤。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于局部特征及尺度池的目標跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S2的具體步驟如下：

S2.1：根據(jù)給定的初始幀圖像的目標框大小target_sz，確定尺度大小為window_sz，其中，window_sz為target_sz的1+padding倍，padding為調(diào)整尺度大小的參數(shù)；

S2.2：基于給定的細胞單元尺寸cell_sz1和細胞單元尺寸cell_sz2，再分別結(jié)合尺度大小window_sz，確定兩種特征的回歸標簽yf1、yf2以及二維余弦窗cos_window1、cos_window2；

具體步驟如下：

S2.2.1：定義空間帶寬a，根據(jù)目標框大小target_sz的寬w和高h，計算高斯回歸標簽的帶寬，公式如下：

式中，針對兩種特征，cell_sz取值為cell_sz1或cell_sz2，cell_sz取值為cell_sz1或cell_sz2分別計算得到σ1、σ2；

S2.2.2：根據(jù)高斯回歸標簽函數(shù)，計算回歸標簽yf1和yf2，計算公式如下：

其中，floor(x)為向下取整函數(shù)，m、n為回歸標簽的寬和高，計算得到y(tǒng)'后，再進行循環(huán)移位使回歸標簽峰值移到中心得到y(tǒng)，然后進行傅里葉變換得到回歸標簽

式中，針對兩種特征，σ取值為σ1或σ2，σ取值為σ1或σ2分別計算得到回歸標簽yf1和yf2；

S2.2.3：根據(jù)回歸標簽尺寸利用MATLAB中相應(yīng)hann函數(shù)計算余弦窗cos_window；

針對兩種特征，取值為yf1或yf2，取值為yf1或yf2分別計算得到二維余弦窗cos_window1、cos_window2。