專利名稱：一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法和裝置，特別是一種利用數(shù)據(jù)庫(kù)匹配進(jìn) 行目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目標(biāo)檢測(cè)跟蹤在視頻監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，現(xiàn)有技術(shù)中很多方法都可以用來(lái) 進(jìn)行目標(biāo)4企測(cè)和跟蹤。目前常用的目標(biāo)檢測(cè)方法有幀差法及背景減法這兩種常 用的方法的特點(diǎn)都是需要兩幀以上的圖像，而常用的目標(biāo)跟蹤方法有粒子濾波 算法、均值偏移算法等，這些方法要么運(yùn)算復(fù)雜程度高(如粒子濾波算法)，不 能實(shí)時(shí)運(yùn)行，要么抗干擾能力不強(qiáng)容易受背景干擾(如均值偏移算法)。最近也 有一些新的跟蹤方法提出，但是大都算法復(fù)雜度很高，難以實(shí)際應(yīng)用。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法和裝置，可以在 一幀圖像中進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，目標(biāo)跟蹤，且算法復(fù)雜度低，易于進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。 對(duì)于目標(biāo)跟蹤中的遮擋問(wèn)題不需要建立復(fù)雜的模型。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，包括 檢測(cè)當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)； 對(duì)運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)進(jìn)行連通性分析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域； 獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中 的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配；根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息；所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)在系統(tǒng)初始化時(shí)生成，具體包括當(dāng)前輸入圖像中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息和/或歷史輸入圖像中的全部或部分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信 臺(tái)
進(jìn)一步地，對(duì)運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)進(jìn)行連通性分析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方法包括
將輸入圖像進(jìn)行二值化處理；
對(duì)二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波，獲得二值化圖像中的閉合區(qū)間；和 去除包括非閉合區(qū)間和面積小于閾值的孤立區(qū)域，并填充二值化圖像中的 閉合區(qū)間的空洞。進(jìn)一步地，所述獲得二值化圖像中的閉合區(qū)間包括以下步驟獲取二值化 圖4象中的邊界；和
對(duì)能夠閉合的區(qū)間外圍用幾何圖形框定，形成二值化圖像的閉合區(qū)間。
進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所 有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配的方法包括選取當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在的區(qū)域；
確定所述兩類運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中心位置和運(yùn)動(dòng)區(qū)域范圍參數(shù)； 計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息之間的相似性值，其中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息為圖像像素點(diǎn)集合或者 區(qū)域顏色直方圖構(gòu)成的圖像特征；數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是否匹配；和將已匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)剩余:據(jù)庫(kù)中去除并繼續(xù)進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所 有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配的方法為
選取當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)?運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)?lt;formula>formula see original document page 7</formula> ,其中Ai與Bj的圖像特征分別為<formula>formula see original document page 7</formula>
所述圖像特征為歸 一化的區(qū)域顏色直方圖PA和PB分別代表直方圖中的每一個(gè)元素，h為直方圖中的每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，H代表直方圖中的最大的坐標(biāo)值； 取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的范圍為矩形，Ai與Bj所處的矩形區(qū)域中心位置為(XA, YA) 和矩形大小為(^A)和KA),其中w表示矩形的寬度，h表示矩形的 高度，則4與^的相似性值為1^4-義fll l力H ( ^Zf其中r， ， 為常數(shù)，分別計(jì)算(4t與W》i每個(gè)分量之間的相似取所有相似性值中的最大值c/(4， a)=max(w, 與 一預(yù)先設(shè)定的闊值比較，如果大于等于該閾值則4和^匹配；去除已經(jīng)匹配的4和& ,并繼續(xù)匹配直至運(yùn)動(dòng)區(qū)域中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或者運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)剩余。進(jìn)一步地，所述才艮據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)萄:據(jù)庫(kù)中的特征信息的方法包括以所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)ft據(jù)庫(kù)中匹配的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的特征信息；2) 運(yùn)動(dòng)區(qū)域中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)作為 新出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)添加到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中；3) 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)翁:據(jù)庫(kù)中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)從運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。進(jìn)一步地，將3)中沒(méi)有匹配上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息保留若千幀，如果 一直都沒(méi)有^t匹配上則將其在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。進(jìn)一步地，將2)中沒(méi)有匹配上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息保留若干幀，如果 一直沒(méi)有匹配上則將其加入運(yùn)動(dòng)目標(biāo)凄t據(jù)庫(kù)中。進(jìn)一步地，如果當(dāng)前幀中有某一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上或雖然匹配上^f旦運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)大小變化超過(guò)了閾值，根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息搜索該 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)附近的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，在搜索到的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中通過(guò)近似估算得到當(dāng)前幀該 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置信息，更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并保持其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征 信息。進(jìn)一步地，所述根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息搜索該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)附近的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方法包括根據(jù)所述某一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)加速度搜索該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)所可能處于的位置及其鄰近位置。進(jìn)一步地，所述在搜索到的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中通過(guò)近似估算得到當(dāng)前幀該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的位置信息，更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡的方法包括將搜索過(guò)的位置中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)認(rèn)定為所述某一未匹配上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，更新 所述未匹配目標(biāo)的位置信息，保持其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息繼續(xù)估計(jì)該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的位置信息以此更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。另一方面，本發(fā)明提供 一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤裝置，其包括前景檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)；區(qū)域分析模塊，用于對(duì)所述運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)采用形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行連通性分析；信息匹配模塊，用于獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并 與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)更新模塊，用于根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征4呂息。顯示模塊，用于輸出匹配后所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。 進(jìn)一步地，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的大小、運(yùn)動(dòng)方向、瞬 時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征中的一種或多種。本發(fā)明一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的方法和裝置，克服現(xiàn)有方法的不足，提出一種 快速高效、適用于視頻監(jiān)控環(huán)境的多目標(biāo)跟蹤方法和裝置。本發(fā)明提出的方法 將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與目標(biāo)跟蹤結(jié)合起來(lái)，在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的基礎(chǔ)上，利用信息匹 配的技術(shù)，通過(guò)對(duì)相鄰幀圖像上檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤， 算法復(fù)雜程度低、運(yùn)行速度快，跟蹤效果好，可以實(shí)時(shí)跟蹤多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。


圖1是本發(fā)明一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤裝置的一個(gè)具體實(shí)施例系統(tǒng)框圖。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)表達(dá)得更加清楚明白，下面結(jié)合附圖 及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明再作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提出的目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的方法，分以下幾個(gè)步驟 步驟l.檢測(cè)當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)；對(duì)于運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)的檢測(cè)可以采用多種現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，目前常用的運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法包括時(shí)間差分法(Temporal Difference )和背景差分法 (Background Subtraction )。時(shí)間差分法，又稱為幀間差分法，通過(guò)假設(shè)背景圖 像中像素點(diǎn)的像素值和位置都不變，從而分離背景圖像和前景圖像。時(shí)間差分 法有多種實(shí)現(xiàn)方法，其中一種是在連續(xù)的視頻圖像(也稱為視頻流)，或者圖像 序列的各幀圖像之間進(jìn)行絕對(duì)差分運(yùn)算， 一個(gè)視頻流或者圖像序列中的兩幀圖 像進(jìn)行絕對(duì)差分運(yùn)算得到差分圖像，再對(duì)差分圖像進(jìn)行閾值化處理得到二值化 圖像。背景差分法是通過(guò)當(dāng)前幀圖像與平均背景圖像進(jìn)行差分運(yùn)算，分離出背 景圖像和前景圖像。步驟2.對(duì)運(yùn)動(dòng)4象素點(diǎn)進(jìn)行連通性分析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域。具體包括對(duì)當(dāng)前輸入圖像進(jìn)行二值化處理。采用形態(tài)學(xué)濾波對(duì)二值化后的圖像進(jìn)行濾波，獲得濾波后的二值化圖像邊 界。形態(tài)學(xué)濾波可以采用膨脹運(yùn)算、腐蝕運(yùn)算、開(kāi)運(yùn)算、關(guān)運(yùn)算等，這些運(yùn)算 都是現(xiàn)有技術(shù)，在此不作贅述。對(duì)于能夠閉合的邊界曲線獲得若干閉合區(qū)間，對(duì)能夠閉合的區(qū)間外圍用幾 何圖形框定，形成二值化圖像的閉合區(qū)間，去除包括非閉合區(qū)間和面積小于預(yù) 先設(shè)定的閾值的孤立閉合區(qū)域，并填充二值化圖像中的閉合區(qū)間內(nèi)的空洞。經(jīng) 過(guò)上述處理后保留的為連通區(qū)域中大于上迷閾值的區(qū)域。步驟3.獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù) 據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn);f亍匹配。首先預(yù)先建立運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)。所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)主要記錄所有運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的的大小、運(yùn)動(dòng)方向、瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的圖像特征等，可 以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)?shù)脑O(shè)置需要記錄的信息。在系統(tǒng)初始化過(guò)程中將第一次檢 測(cè)到的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息記錄到該數(shù)據(jù)庫(kù)中。其次選擇相似性度量準(zhǔn)則，可以有多種選擇，本發(fā)明在一個(gè)具體的實(shí)施例 中提出一種優(yōu)選的方式。具體如下 選取當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)閧4t,運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)閧5^=1 ,其中4與A的圖像特征分別為A =說(shuō)k。，,，...^和取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的范圍為矩形，圖像特征為歸一化的區(qū)域顏色直方圖，A和A分別代表直方圖中的每一個(gè)元素，h為直方圖中的每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，H代表直方圖中的最大的坐標(biāo)值；4與A所處的矩形區(qū)域中心位置為(x"h)和(&,&)，矩形大小為(^,&)和~SA)，其中w表示矩形的寬度，h表示矩形的高度，則4與^的相似性值為其中，CT" ，C^為常數(shù)，分別計(jì)算{4}仏與{^}^每個(gè)分量之間的相似性值d(4，A), z、l，2,…M, j、l，2,…iV;取所有相似性值中的最大值d(4， A) = max(W(4, 與 一預(yù)先設(shè)定的閾值比較，如果大于等于該閾值則4和^匹配；所述闊值一般都是根據(jù)實(shí)際需要指定的，對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境，所采用的閾值也不盡相同，在一個(gè)具體的實(shí)施 例中直接取相似性值中的最大值也是可行的。去除已經(jīng)匹配的4和A,并繼續(xù)匹配直至運(yùn)動(dòng)區(qū)域中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或者運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)剩余。步驟4.根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息； 更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)的步驟包括三種情況1) 運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完全匹配時(shí)， 以所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的特征信息。這表明所有目標(biāo)都在監(jiān)控范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，只需要更新數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的 特征信息即可2) 運(yùn)動(dòng)區(qū)域中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)作為 新出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)添加到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中。這表明有新的物體出現(xiàn)，需要將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)區(qū)域作為新出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)添加到數(shù)據(jù)庫(kù)中。 3)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)從運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。這表明有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)離開(kāi)了監(jiān)控范圍，需要將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)從數(shù)據(jù) 庫(kù)中刪除。實(shí)際情況下，由于誤差和噪聲的存在，對(duì)于運(yùn)動(dòng)區(qū)域或運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中 沒(méi)有匹配上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，可以先暫時(shí)保留其特征信息，并在以后連續(xù)幾幀(一 般5到10幀)圖像中進(jìn)行匹配，如果一直都沒(méi)有匹配，就認(rèn)為是新的運(yùn)動(dòng)目標(biāo) 出現(xiàn)(情況2))或者現(xiàn)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)離開(kāi)視野(情況3 ))。實(shí)際情況下，遮擋情況經(jīng)常發(fā)生，尤其是基于交通管理的視頻監(jiān)控。針對(duì) 這種情況，本發(fā)明提出一種根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)形狀、位置上的連續(xù)性來(lái)解決遮擋問(wèn) 題的方法。設(shè)當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中有某一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上或者雖然匹配上但 是目標(biāo)大小發(fā)生了較大的變化，同時(shí)，該目標(biāo)的位置遠(yuǎn)離監(jiān)控范圍的出入口處， 一般就是出現(xiàn)了遮擋的情況即該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)重疊成新目標(biāo)，或者 該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與其他重疊的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)分離形成若干新目標(biāo)。監(jiān)控范圍出入口指的是一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體在前后幀中的位置應(yīng)該是大致重合 的，如果出現(xiàn)了前后范圍之間有較大的差異，則認(rèn)為遠(yuǎn)離監(jiān)控范圍出入口，具 體差異的范圍可以隨著監(jiān)控精度的需要進(jìn)行調(diào)整。這時(shí)可以才艮據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置、大小運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn) 動(dòng)速度或運(yùn)動(dòng)加速度等信息，搜索該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)可能出現(xiàn)的區(qū)域及其相鄰的運(yùn)動(dòng) 區(qū)域，將被搜索的運(yùn)動(dòng)區(qū)域中獲取的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)設(shè)定為被遮擋的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，并以 此得到當(dāng)前幀該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置信息，更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡，而該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的其他信息如運(yùn)動(dòng)方向、瞬時(shí)速度、圖像特征等均保持不變，這樣可以在遮 擋結(jié)束后再次正確定位該目標(biāo)。在目標(biāo)被遮擋的情況下，是不能得到準(zhǔn)確的位 置信息的，只能估算，在一個(gè)具體的實(shí)施例中，假設(shè)目標(biāo)在當(dāng)前一小段時(shí)間內(nèi) 是勻速運(yùn)動(dòng)的，就可以按照目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度以及上一幀的位置估計(jì)當(dāng)前幀目標(biāo) 的位置。本發(fā)明還提供一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤裝置，參看圖l所示，在一個(gè)具體的實(shí)施 例中所述裝置包括
前景檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)；區(qū)域分析模塊，用于對(duì)所述運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)采用形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行連通性分析；信息匹配模塊，用于獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并 與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)更新模塊，用于根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征 信息。顯示模塊，用于輸出匹配后所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。 上述模塊的具體功能均已有具體詳盡的描述，在此不作贅述。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，包括檢測(cè)當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)；對(duì)運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)進(jìn)行連通性分析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域；獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配；根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息；所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)在系統(tǒng)初始化時(shí)生成，具體包括當(dāng)前輸入圖像中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息和/或歷史輸入圖像中的全部或部分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)進(jìn)行連通性分 析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方法包括將輸入圖像進(jìn)行二值化處理；對(duì)二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)濾波，獲得二值化圖像中的閉合區(qū)間；和 去除包括非閉合區(qū)間和面積小于閾值的孤立區(qū)域，并填充二值化圖像中的 閉合區(qū)間的空洞。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述獲得二值化圖像中的閉 合區(qū)間包括以下步驟獲耳又二值化圖像中的邊界；和對(duì)能夠閉合的區(qū)間外圍用幾何圖形框定，形成二值化圖像的閉合區(qū)間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的 特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配的方法包 括選取當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)凌t據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在的區(qū)域；確定所述兩類運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中心位置和運(yùn)動(dòng)區(qū)域范圍參數(shù)； 計(jì)算運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息之間的相似性值，其中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息為圖像像素點(diǎn)集合或者區(qū)域顏色直方圖構(gòu)成的圖像特征；利用兩者之間的相似性值判斷當(dāng)前運(yùn)動(dòng)目標(biāo)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)是否匹配；和將已匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在當(dāng)前幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)中和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中去除并繼續(xù) 匹配直至運(yùn)動(dòng)區(qū)域中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或者運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)剩余。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的 特征信息與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配的方法為選取當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)閧4}-,運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)區(qū)域?yàn)閧R}^ ,其中4與&的圖像特征分別為A = 和<formula>formula see original document page 3</formula>所述圖像特征為歸一化的區(qū)域顏色直方圖^和^分別代表直方圖中的每一個(gè)元素，h為直方圖中的每一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，H代表直方圖中的最大的坐標(biāo)值； 取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的范圍為矩形，J,與&所處的矩形區(qū)域中心位置為(a,力)和(&,力)，矩形大小為(wA,hA和(WH, hH),其中w表示矩形的寬度，h表示矩形的 高度，則4與^的相似性值為<formula>formula see original document page 3</formula>其中 X，， ， 為常數(shù)，分別計(jì)算(4t與A&每個(gè)分量之間的相似 性值d(4，A), z、l,2,…M， y = l,n;取所有相似性值中的最大值<formula>formula see original document page 3</formula>與 一預(yù)先設(shè)定的閾值比較，如果大于等于該闊值則4和^匹配；去除已經(jīng)匹配的4和A,并繼續(xù)匹配直至運(yùn)動(dòng)區(qū)域中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)或者運(yùn) 動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)剩余。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息的方法包括1) 運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完全匹配時(shí)， 以所述運(yùn)動(dòng)區(qū)域中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中匹配的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的特征信息；2) 運(yùn)動(dòng)區(qū)域中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)作為 新出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)添加到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中；3) 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)沒(méi)有匹配上時(shí)，將這些未匹配的運(yùn)動(dòng)目
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將3)中沒(méi)有匹配上的運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)的特征信息保留若干幀，如果一直都沒(méi)有被匹配上則將其在運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù) 庫(kù)中刪除。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，將2)中沒(méi)有匹配上的運(yùn)動(dòng) 目標(biāo)的特征信息保留若干幀，如果一直沒(méi)有匹配上則將其加入運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果當(dāng)前幀中有某一運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)沒(méi)有匹配上或雖然匹配上但運(yùn)動(dòng)目標(biāo)大小變化超過(guò)了閾值，根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù) 中的該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息搜索該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)附近的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，在搜索到的運(yùn)動(dòng) 區(qū)域中通過(guò)近似估算得到當(dāng)前幀該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置信息，更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 軌跡，并保持其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的 該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息搜索該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)附近的運(yùn)動(dòng)區(qū)域的方法包括根據(jù)所述某一運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)方向和運(yùn)動(dòng)加速度4叟索該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)所可能處于的位置及其鄰近位置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述在搜索到的運(yùn)動(dòng)區(qū)域 中通過(guò)近似估算得到當(dāng)前幀該運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置信息，更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡 的方法包括將搜索過(guò)的位置中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)認(rèn)定為所述某一未匹配上的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，更新 所述未匹配目標(biāo)的位置信息，保持其他運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息繼續(xù)估計(jì)該運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的位置信息以此更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
12. —種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤裝置，其包括 前景檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)； 區(qū)域分析模塊，用于對(duì)所述運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)采用形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行連通性分析； 信息匹配模塊，用于獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配；運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)更新模塊，用于根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征 信息。 顯示模塊，用于輸出匹配后所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-3、 7-12之一所述的方法，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息包括運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的大小、運(yùn)動(dòng)方向、瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)的圖像特征中的一種或多種。
全文摘要
一種目標(biāo)檢測(cè)跟蹤方法，包括檢測(cè)當(dāng)前輸入圖像中的運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)，對(duì)運(yùn)動(dòng)像素點(diǎn)進(jìn)行連通性分析，獲得多個(gè)連通的運(yùn)動(dòng)區(qū)域，獲取運(yùn)動(dòng)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，并與運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息進(jìn)行匹配，根據(jù)匹配結(jié)果更新運(yùn)動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息。
文檔編號(hào)G06T7/20GK101393609SQ20081011996
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月18日
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