[發(fā)明專利]基于連續(xù)動態(tài)畫面的移動對象高效追蹤方法

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• 申請日: 2020-06-13
• 公開（公告）號: CN111696129A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉秀萍;王程
• 申請（專利權(quán)）人: 荊門匯易佳信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
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• 代理人: 暫無信息

1.基于連續(xù)動態(tài)畫面的移動對象高效追蹤方法，其特征在于，采用矩形框在選取的連續(xù)圖像第一幀中標(biāo)定待追蹤目標(biāo)的真實位置，然后用同樣大小和相同位置的矩形框選取后續(xù)幀的候選目標(biāo)區(qū)域，每一幀被選取的區(qū)域構(gòu)成的矩陣定義為觀察監(jiān)測矩陣，結(jié)合仿射變換和稀疏與低秩矩陣恢復(fù)將觀察監(jiān)測矩陣分解為一個代表追蹤目標(biāo)的低秩矩陣和一個代表干擾項的稀疏矩陣，從受到干擾項損壞的觀察監(jiān)測矩陣中恢復(fù)出代表追蹤目標(biāo)的低秩矩陣，即可求得最優(yōu)的追蹤目標(biāo)運動軌跡；

本發(fā)明的基于稀疏與低秩矩陣恢復(fù)的移動對象追蹤模型包括低秩矩陣恢復(fù)模型、干擾項的稀疏矩陣模型、觀察監(jiān)測矩陣模型，本發(fā)明的基于稀疏與低秩矩陣恢復(fù)的移動對象追蹤算法包括變換參數(shù)的求解、低秩矩陣的求解、稀疏矩陣的求解；

本發(fā)明采用的仿射變換屬于幾何變換形式，引入齊次坐標(biāo)，平移公式如式1所示：

原坐標(biāo)為(x,y)，變換后坐標(biāo)為(x₁,y₁)，定義齊次坐標(biāo)為(ax,ay,a)，令系數(shù)a取值為1，即像素(x,y)的齊次坐標(biāo)為(x,y,1)；

仿射變換公式如式2所示：

結(jié)合齊次坐標(biāo)，用矩陣形式對方程組式2進(jìn)行變形，得到如式3所示的關(guān)系：

(b(5)，b(6))^T＝(Δx，Δy)^T是平移矢量，取不同參數(shù)時可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、縮放、錯切操作，即設(shè)定不同值，對應(yīng)不同的變換，b(i),i＝1,2,…,6均為實數(shù)；

若D₁和D₂分別代表兩張沒有對齊的圖像，假設(shè)存在一個可逆變換e：滿足式4所示：

其中向量b包含仿射變換的6個可變參數(shù)，不同圖像的變換參數(shù)不同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于連續(xù)動態(tài)畫面的移動對象高效追蹤方法，其特征在于，移動對象追蹤的預(yù)備工作是在輸入連續(xù)圖像的第一幀畫面中確定一個待追蹤目標(biāo)，采用樣式表示法表示追蹤目標(biāo)，即用一個手動標(biāo)示的矩形框內(nèi)部區(qū)域的像素集定義要追蹤的移動對象；每一幀矩形框圖像組成的矩陣具有低秩特征，即每幀矩形框內(nèi)的圖像類似度最高，本發(fā)明根據(jù)預(yù)先設(shè)置的矩形框的內(nèi)容經(jīng)過變換后追蹤移動對象；

基于稀疏與低秩矩陣恢復(fù)，一個觀察監(jiān)測矩陣A可以通過最優(yōu)化模型算法分解成一個低秩矩陣B和一個稀疏矩陣C，本發(fā)明將矩陣分解應(yīng)用到連續(xù)圖像移動對象追蹤求解問題上，利用求得的低秩矩陣信息得到移動對象運動信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于連續(xù)動態(tài)畫面的移動對象高效追蹤方法，其特征在于，低秩矩陣恢復(fù)模型中，假設(shè)已知p張已經(jīng)對齊的灰度圖像為則已對齊的圖像線性相關(guān)；若將每一張圖像展開成一列，構(gòu)成一個包含q個元素的向量該向量包含感興趣區(qū)域的q個像素點，并且滿足q≥p；最后把這p個向量組成一個矩陣，如式5所示：

則矩陣B近乎具有低秩特征，即：

rank(B)≤k 式6

k是一個預(yù)先設(shè)置的一個常數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于連續(xù)動態(tài)畫面的移動對象高效追蹤方法，其特征在于，干擾項的稀疏矩陣模型中，把出現(xiàn)光照改變和遮蓋的像素點位置稱為干擾項,非剛體目標(biāo)運動過程中發(fā)生的輕微形變也看作是干擾項；先假設(shè)這些干擾項為稀疏項，可能存在于每個像素點或部分像素點，但這些干擾項的張度值和位置未知，暫且不管這些干擾項的具體信息，只定義一個稀疏矩陣?yán)帽硎疽粋€連續(xù)圖像序列被矩形框截取的包含q個像素的待處理圖像，將其重寫為一個包含q個元素的列向量，則第i幀的第j個像素點用ij表示；

定義一個二進(jìn)制矩陣K∈{0，1}^q×p標(biāo)記選取區(qū)域內(nèi)的干擾項，即當(dāng)?shù)趇j像素點對應(yīng)的像素是干擾項，則K_ij＝1；當(dāng)?shù)趇j像素點對應(yīng)的像素不屬于干擾項，則K_ij＝0，如式7所示：

屬于干擾項的像素點在D_i中的張度和位置改變不規(guī)律，不滿足低秩矩陣的線性相關(guān)條件，可以和低秩矩陣分離開，構(gòu)成一個稀疏矩陣C；而稀疏矩陣C可根據(jù)標(biāo)記信息K正交投影到一個線性空間N_K(C)，如式8所示：

另外是投影的補(bǔ)集，即