[發(fā)明專利]基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010161972.4
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111292358A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳志華;馬龍
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

1.一種基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法，其特征在于，具體步驟為：

步驟1，讀取首幀圖像，獲取初始目標(biāo)位置以及初始目標(biāo)尺度；

步驟2，對首幀圖像進(jìn)行HOG特征提取，得到具有d維特征描述的子圖像特征和其對應(yīng)的濾波器高斯輸出，通過最小化均方誤差和對相關(guān)濾波器系數(shù)完成初始化，所述相關(guān)濾波器包括位置濾波器和尺度濾波器；

步驟3，讀取第t幀圖像，以上一幀圖像中目標(biāo)位置為中心，采集一個尺寸為目標(biāo)2倍大小的樣本，求解位置濾波器最大響應(yīng)值作為當(dāng)前目標(biāo)位置；

步驟4，以當(dāng)前目標(biāo)位置為中心，提不同尺度下的樣本，求解尺度濾波器最大響應(yīng)值作為當(dāng)前目標(biāo)尺度，并對相鄰兩幀目標(biāo)位置差進(jìn)行更新；

步驟5，分別提取位置濾波器訓(xùn)練樣本和尺度濾波器訓(xùn)練樣本，更新該幀下的高斯輸出和學(xué)習(xí)速率，完成位置濾波器和尺度濾波器的更新；

步驟6，循環(huán)步驟3-5，當(dāng)沒有下一幀圖像可輸入時得到目標(biāo)的跟蹤圖像集。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法，其特征在于，步驟1中將首幀圖像中目標(biāo)的位置和尺度作為初始目標(biāo)位置和初始目標(biāo)尺度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法，其特征在于，步驟2對相關(guān)濾波器系數(shù)完成初始化的具體方法為：

步驟2.1，對首幀圖像進(jìn)行HOG特征提取，得到具有d維特征描述的子圖像特征f₁,f₂,...,f_d，和其對應(yīng)的濾波器高斯輸出g₁,g₂,...,g_d，對子圖像特征和濾波器高斯輸出分別進(jìn)行傅里葉變換得到F¹,F²,...,F^d和G₁,G₂,...,G_d；

步驟2.2，根據(jù)傅里葉變換后的子圖像特征和濾波器高斯，構(gòu)造代價函數(shù)：

式中，H表示相關(guān)濾波器模板，l表示其中的第l維，λ表示正則項系數(shù)；

步驟2.3，將ε最小時的H作為相關(guān)濾波器模板的初始值；

當(dāng)時，ε達(dá)到最小，記則分別表示尺度濾波器、位置濾波器模板在處理第一幀圖像后初始化得到的分子，參數(shù)分別表示尺度濾波器、位置濾波器模板在處理第一幀圖像后初始化得到的分母。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法，其特征在于，求解位置濾波器最大響應(yīng)值作為當(dāng)前目標(biāo)位置的具體方法為：

步驟3.1，讀取第t幀圖像I_t，參照位置濾波器模板在前一幀的位置，在當(dāng)前幀中按照前一幀目標(biāo)尺度的2倍大小提取HOG特征樣本參數(shù)l表示其中的第l維，取值為[1,d]；

步驟3.2，通過以下公式求解位置濾波器響應(yīng)y_tt：

式中，參數(shù)B_tt-1分別表示在處理第t-1幀圖像后得到的位置濾波器模板的分子和分母；

步驟3.3，計算max(y_tt)，并將位置濾波器響應(yīng)max(y_tt)作為目標(biāo)的新位置(x_t,y_t)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于判別式尺度空間跟蹤算法的相關(guān)濾波自適應(yīng)方法，其特征在于，以當(dāng)前目標(biāo)位置為中心，提取不同尺度下的樣本，求解最大響應(yīng)值作為當(dāng)前目標(biāo)尺度，并對相鄰兩幀目標(biāo)位置差進(jìn)行更新，具體步驟為：

步驟4.1，以目標(biāo)當(dāng)前新位置為中心，再次提取33種不同尺度的HOG特征樣本參數(shù)l表示其中的第l維，取值為[1,d]；

步驟4.2，通過以下公式求解相關(guān)尺度濾波器響應(yīng)y_st：

參數(shù)B_st-1分別表示在處理第t-1幀圖像后得到的尺度濾波器模板的分子和分母；

步驟4.3，計算max(y_st)，得到目標(biāo)的新尺度(w_t,h_t)；

步驟4.4，計算相鄰兩幀位置變化因子，對相鄰兩幀目標(biāo)位置差進(jìn)行更新。