[發(fā)明專利]一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法

在審

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• 申請日: 2020-05-12
• 公開（公告）號: CN111583306A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣暢江;陳思
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/73;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

S1：讀取待跟蹤的視頻序列，根據(jù)給定的初始幀的待跟蹤目標(biāo)，確定待跟蹤目標(biāo)的位置信息，提取CN、CNN和Hog特征，計(jì)算第t幀的權(quán)重圖G_t；

S2：利用提取的目標(biāo)CN、CNN和Hog特征，訓(xùn)練相關(guān)濾波器f；

S3：輸入第t+1幀圖像，在t+1幀內(nèi)尋找目標(biāo)位置，并提取CN、CNN和Hog特征，求解第t幀時(shí)的濾波器f^t，計(jì)算t+1幀的目標(biāo)響應(yīng)圖K_t+1；

S4：第t+1幀的目標(biāo)響應(yīng)圖K_t+1，采用APSR策略，結(jié)合峰值旁瓣比來判斷跟蹤質(zhì)量，決定是否更新相關(guān)濾波器；

S5：結(jié)合所有幀的目標(biāo)位置信息形成目標(biāo)位置框，生成標(biāo)定目標(biāo)區(qū)域的視頻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S1中，第t幀的權(quán)重圖G_t，由空間感知權(quán)重圖Q和目標(biāo)相似權(quán)重圖R疊加構(gòu)成，即G_t＝Q+R；

計(jì)算空間感知權(quán)重圖Q，具體包括：任意一個(gè)像素pi，其空間感知權(quán)重的數(shù)值記作Q(pi)，計(jì)算目標(biāo)框整體所有像素點(diǎn)的Q(pi)，生成最終的Q；

計(jì)算目標(biāo)相似權(quán)重圖R，具體包括：已知第t幀圖像為初始幀，給定目標(biāo)位置和大小，構(gòu)建需要的顏色直方圖和表達(dá)式為：

其中，表示第t幀的目標(biāo)，表示第t幀的背景顏色直方圖，γ為固定的更新率，和分別為第1幀到第t-1幀的目標(biāo)和背景顏色直方圖，依據(jù)下式得到基于顏色直方圖的目標(biāo)相似權(quán)重圖R：

其中，和分別表示第t幀的目標(biāo)區(qū)域和背景區(qū)域的像素值大小占整個(gè)給定搜索區(qū)域總像素值的比例。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S2中，利用第t幀的目標(biāo)區(qū)域的CN、CNN和Hog特征，訓(xùn)練出相關(guān)濾波器f^t，實(shí)際的優(yōu)化函數(shù)為：

其中，x_k、y_k為滿足高斯分布的標(biāo)簽，ω為濾波器的約束；f^t＝f^t⊙G_t，其中⊙表示點(diǎn)乘；在ε(f)最小時(shí)，訓(xùn)練得到第t幀所需的相關(guān)濾波器f^t。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：讀取第t+1幀的圖像，在t+1幀的給定搜索區(qū)域內(nèi)找到目標(biāo)位置，以上一幀目標(biāo)位置做中心剪裁搜索區(qū)域，并提取其CN、CNN和Hog特征，定為z_t+1，結(jié)合f^t來計(jì)算出最終的第t+1幀的目標(biāo)響應(yīng)圖K_t+1，表達(dá)式為：

K_t+1＝F^-1(f^︿t⊙z^︿t+1)

其中，f^︿t和z^︿t+1表示對f^t和z^t+1進(jìn)行傅里葉變換，F(xiàn)^-1表示逆傅里葉變換；

依據(jù)目標(biāo)響應(yīng)圖K_t+1，得出第t+1幀的實(shí)際目標(biāo)位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種抗遮擋的視覺目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：對于第t+1幀的目標(biāo)響應(yīng)圖K_t+1，依據(jù)APSR策略和峰值旁瓣比跟蹤質(zhì)量；其中，APSR定義如下式：

其中，K_max和K_min分別是K_t+1的最大值和最小值，峰值附近區(qū)域的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差分別是μ₁和σ₁；其中，K_t+1非的范圍都記作τ是給定的參數(shù)，w和h分別是K_t+1中像素的橫縱坐標(biāo)，K_w,h是K_t+1的坐標(biāo)(w,h)的對應(yīng)數(shù)值，mean是求均值函數(shù)；

計(jì)算APSR的數(shù)值，代表跟蹤質(zhì)量，結(jié)合峰值旁瓣比，影響第t幀的相關(guān)濾波器是否進(jìn)行更新。