[發明專利]一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法及系統

在審

• 申請號: 202211263225.7
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115661197A
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 張義紅;張明;竇郭慶;秦常帥;王子梟;金孟宇;葛航;林檎;李銀劍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: G06T7/246
• 分類號: G06T7/246;G06T7/262;G06V10/52
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳金星

1.一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，使用基于置信機制的并行三分支相關濾波器進行目標跟蹤，包括以下步驟：

S1、獲取初始幀圖像的目標位置P₁和目標尺度S₁，建立訓練樣本集，初始化三個并行的相關濾波器，確定每個相關濾波器的權重大小；

S2、對于第t幀圖像，在目標位置P_t-1和目標尺度S_t-1下提取位置特征Z_t,pos和尺度特征Z_t,scale，t1；

S3、基于位置特征Z_t,pos和三個并行的相關濾波器計算得到第一響應分數y_t,pos，基于尺度特征Z_t,scale和三個并行的相關濾波器計算得到第二響應分數y_t,scale；

S4、基于第一響應分數獲取目標位置P_t，基于第二響應分數獲取目標尺度S_t；

S5、判斷是否繼續進行目標跟蹤，若為是，則執行步驟S4，否則，退出目標跟蹤；

S6、使用置信機制判斷是否進行樣本更新，若為是，則執行步驟S7，否則，執行步驟S2；

S7、對于第t幀圖像，在目標位置P_t和目標尺度S_t下提取當前位置特征F_t,pos和當前尺度特征F_t,scale；

S8、基于當前位置特征F_t,pos和當前尺度特征F_t,scale，使用高斯混合模型生成新的訓練樣本集，更新三個相關濾波器的權重，在線更新三個并行的相關濾波器，執行步驟S2。

2.根據權利要求1所述的一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，三個所述相關濾波器可以分別表示為：

其中，ε(h_ψt)表示第ψ個相關濾波器的更新模型，h_ψ^l表示第ψ個需要更新的相關濾波器，ψ＝1、2、3，k表示窗口滑動生成的樣本數，p表示訓練樣本集的樣本數，表示第ψ個相關濾波器的權重大小，表示目標樣本，gs_k表示聯合期望響應分布，λ表示正則化參數，ω表示空間正則化參數。

3.根據權利要求2所述的一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，第一響應分數y_t,pos的計算公式為：

其中，α、β是融合因子，通過傅里葉變換對式(1)～式(3)進行計算得到解和和代表三個并行的相關濾波器，表示傅里葉逆變換。

4.根據權利要求2所述的一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，第二響應分數y_t,scale的計算公式為：

其中，和B_t-1,scale表示前一幀的尺度相關濾波器的分子和分母，λ是正則化參數，λ≥0，表示傅里葉逆變換。

5.根據權利要求2所述的一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，生成新的訓練樣本集具體為：

將當前位置特征F_t,pos和當前尺度特征F_t,scale加入訓練樣本集，利用高斯混合模型進行樣本相似度之間的檢測，若訓練樣本集中樣本之間的相似度小于預設置的閾值，則將最接近的兩個樣本合并。

6.根據權利要求2所述的一種基于并行三分支相關濾波器的目標跟蹤方法，其特征在于，相關濾波器的權重的更新公式如下：

其中，η_ψ表示第ψ個相關濾波器的學習率，t表示第t幀，表示第ψ個相關濾波器更新后的權重，表示第ψ個相關濾波器更新前的權重，ψ＝1、2、3。