[發明專利]高速視頻序列影像自適應尺度變化的標志連續跟蹤方法

在審

• 申請號: 202210805213.6
• 申請日: 2022-07-08
• 公開（公告）號: CN115170610A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 葉真;童小華;謝歡;劉世杰;陳鵬;盧文勝;楊澄宇;趙佳俊;高儀
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/66;G06T7/13;G06T5/00;G06F17/12
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種高速視頻序列影像自適應尺度變化的標志連續跟蹤方法，該方法包括以下步驟：步驟1，采用快速形狀特征提取算法對獲取的影像序列進行處理，得到人工標志中心的像素坐標；步驟2，采用自適應尺度變化標志序列跟蹤策略，即依據實時獲取的上一幀標志點半徑大小，動態地改變下一幀進行跟蹤搜索窗口的大小，實現相鄰幀影像間區域尺度信息的后向傳遞。與現有技術相比，本發明具有較好的準確性和可靠性等優點。

技術領域

本發明涉及高速視頻測量技術，尤其是涉及一種高速視頻序列影像自適應尺度變化的標志連續跟蹤方法。

背景技術

高速視頻測量技術作為一種通過采集圖像和處理圖像來確定目標外形和狀態的非接觸式技術，具有不傷及測量目標和不干擾被測物體的自然狀態的優點，可以在瞬間以圖像方式獲取被測物體的物理和幾何信息。其影像數據不僅可以重復使用和長期存儲，而且還可以通過解析攝影測量技術獲取被測物體目標點的三維空間坐標，提供多種基于三維空間坐標的產品數據，因此該技術被廣泛應用于土木工程、航空航天、工業制造等多種領域。

為了提高高速視頻測量的處理速度與測量精度，人工標志在測量過程中被廣泛使用。而將人工標志(通常由白色實心圓和黑色邊界組成)粘貼在待測物的關鍵節點處并通過相關橢圓圓心擬合算法準確提取圓心像素坐標來等效待測物體的實際運動狀態是最為常用的測量方案。根據初始幀中標志點的初始像素坐標位置，使用相關跟蹤方法對序列圖像中的標志點進行跟蹤，便可得到相應待測物每時刻的運動狀態信息，如常用的跟蹤方法有相位相關匹配(PC)、歸一化互相關系數匹配(NCC)、最小二乘匹配(LSM)等，而LSM跟蹤方法因其較高的跟蹤精度與較快的跟蹤效率被最常選用，例如國際著名視覺測量軟件Photomodeler采用了最小二乘匹配算法作為自動標志跟蹤方法。

然而使用上述跟蹤方法時，需給定相鄰視頻幀之間標志點待匹配跟蹤的搜索窗口大小，且在跟蹤過程中此搜索窗口大小無法動態變化。當待測物體在高速視頻測量有效視場范圍內的深度方向進行長距離移動時，人工標志所占圖像像素區域的大小也會隨之發生較大改變，固定不變的搜索窗口大小將會導致上述跟蹤方法的失效。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種高速視頻序列影像自適應尺度變化的標志連續跟蹤方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

根據本發明的一個方面，提供了一種高速視頻序列影像自適應尺度變化的標志連續跟蹤方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，采用快速形狀特征提取算法對獲取的影像序列進行處理，得到人工標志中心的像素坐標；

步驟2，采用自適應尺度變化標志序列跟蹤策略，即依據實時獲取的上一幀標志點半徑大小，動態地改變下一幀進行跟蹤搜索窗口的大小，實現相鄰幀影像間區域尺度信息的后向傳遞。

作為優選的技術方案，所述的步驟1具體包括：

步驟101，對搜索窗口影像塊圖像進行相應的預處理；

步驟102，對預處理完成的影像塊使用基于邊界跟蹤的拓撲算法進行邊緣檢測，將所有邊緣輪廓的像素坐標集合全部保存；

步驟103，對二維像素平面內的橢圓進行高精度擬合，得到人工標志中心的像素坐標。

作為優選的技術方案，所述的步驟101，對搜索窗口影像塊圖像進行相應的預處理具體為：

步驟1011)采用高斯濾波去除圖像中多余的噪聲；

步驟1012)采用二值化處理增強影像塊的對比度，突出標志點的白色橢圓形部分，提高邊緣檢測的精度。