[發明專利]跟蹤二維平面上移動的目標物體位置和方向的方法和系統

有效

• 申請號: 202080000110.1
• 申請日: 2020-01-22
• 公開（公告）號: CN111247526B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 留振雄;唐宏杰;關文偉;許子健;林耀文;張繼輝;閆嘉欣
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: G06V20/40
• 分類號: G06V20/40;G06V10/25;G06V10/75
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 江耀純

1.一種跟蹤二維平面上移動的目標物體的位置和方向的迭代方法，包括：

使用相機生成目標物體的視頻幀；

校正一個當前視頻幀的透視比例；

使用運動模型或所述目標物體先前的位置/角度來估計所述目標物體的當前位置和角度；在所述估計的當前位置周圍從所述當前視頻幀中切出感興趣的區域；

調整所述感興趣區域的大小以按預定比例M(寬度＝寬度/M，高度＝高度/M)縮小其尺寸，或等效地以比例M降低所述感興趣區域的圖像分辨率(分辨率＝分辨率/M)；

通過將當前感興趣區域與先前存儲的模板進行模板匹配，來跟蹤所述目標物體的新位置；并且

如果達到了指示成功跟蹤的停止標準，則得出結論：所述跟蹤的目標物體的位置和角度是準確的，并更新模板；或者

繼續采用細化方法細化所述跟蹤位置和角度，直到最終達到停止標準；

所述細化方法包括：

通過以下迭代進一步細化所述目標物體的當前位置和角度：

在當前位置周圍從所述當前視頻幀中切出一個新的更小的感興趣區域；

使用所述目標物體的新角度，旋轉新的感興趣區域；

以大于1但小于M的比例R縮小新的感興趣區域的尺寸，或者以小于M的比例等效地縮小感興趣區域的圖像分辨率；通過將新的感興趣區域與先前存儲的模板進行匹配，從而跟蹤所述目標物體的新位置，直到達到停止標準為止。

2.根據權利要求1所述的迭代方法，所述比例R的確定：

取決于執行的迭代次數；

其中，如果執行較多的迭代，則R接近1；如果執行較少的迭代，則R接近所述M。

3.根據權利要求1所述的迭代方法，所述透視比例的校正包括：

估計相機光學特性，包括相機固有矩陣和畸變系數；

通過在所述相機生成的視頻幀上標記多個真實世界坐標來在所述相機中建立坐標系。

4.根據權利要求1所述的迭代方法，所述模板匹配直接使用先前存儲的模板來計算歸一化互相關以獲得置信度分數。

5.根據權利要求1所述的迭代方法，所述模板匹配包括：

在所述先前存儲的模板上分離前景和背景像素；

將所述先前存儲的模板中的所述背景像素標記為“無關”；

使用所述標記的模板來計算歸一化互相關，同時忽略所有所述“無關”像素。

6.根據權利要求1所述的迭代方法，其中如果滿足以下條件之一，則達到所述停止標準：

模板匹配的置信度分數高于一個預定閾值分數，表明成功跟蹤；

迭代降低圖像處理分辨率的運行時間高于一個預定的時間閾值，表示跟蹤失敗，或者

迭代次數大于一個預定的最大迭代次數，表示跟蹤失敗。

7.根據權利要求1所述的迭代方法，其中所述新角度通過以下方式估計：

通過基于邊緣的算法估計多個角度候選；聚類所述多個角度候選；

計算具有多個角度簇的原始角度之間的絕對數值差，并找到最低差。

8.根據權利要求1所述的迭代方法，其中所述新角度通過以下方式估計：

降低圖像處理分辨率；

從當前幀中切出所述目標物體先前位置周圍的感興趣區域；以多個相鄰角度旋轉所述當前感興趣區域；

在所述存儲模板和所述多個旋轉的感興趣區域之間分別進行模板匹配，并找出多個最高置信度分數；

找到所述最高置信度分數最大的那個角度。