一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法，屬信息【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法首先通過極值檢測和局部區(qū)域橢圓擬合對魚頭區(qū)域進行定位和相關(guān)參數(shù)估算，然后結(jié)合卡爾曼預(yù)測和特征匹配對魚群進行初始跟蹤，最后根據(jù)檢測和初始跟蹤得到的信息，利用軌跡連接來處理魚群運動中的遮擋問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是：包括目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤兩部分，其中目標(biāo)檢測包括尺度空間DoH斑點檢測、橢圓擬合和橢圓約束三個步驟，目標(biāo)跟蹤包括運動預(yù)測、特征匹配和軌跡連接三個步驟。本發(fā)明的有益效果在于：能較好的處理魚群的復(fù)雜運動帶來的跟蹤問題，具有跟蹤準(zhǔn)確，魯棒性較強的優(yōu)點。
【專利說明】一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明涉及一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法，屬信息【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】:
[0002]自然界的群體運動因為其普遍性而倍受眾多領(lǐng)域的科學(xué)家關(guān)注，作為生物群體中的一員，魚群運動的力學(xué)及生物學(xué)機理中還有很多沒有解決的問題，其中含有許多極具應(yīng)用價值的領(lǐng)域。深入研究魚群游動機理不僅對認(rèn)識魚類運動，而且對深入理解整個水生動物的生態(tài)與進化過程，系統(tǒng)了解其生物學(xué)作用和生命形式，都將具有重大的科學(xué)意義。
[0003]斑馬魚作為一種模式生物，它不僅具有與人類似的消化系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)等器官系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，而且和大多數(shù)哺乳動物享有基因和生理上的同源性，因此被廣泛用于各個領(lǐng)域的研究。在各項研究中，通過獲得斑馬魚群的運動軌跡，分析每條軌跡以及軌跡之間的關(guān)系，成為了研究斑馬魚群體行為的主要手段。但是，和其它生物群體不同，斑馬魚群的檢測與跟蹤中存在如下難點:
[0004](I)檢測方面:魚的表觀呈現(xiàn)變化的桿狀，無法使用一個或幾個模板來表示魚的輪廓；其次，魚在視頻圖像中的紋理信息較少，僅使用紋理特征來檢測魚的位置效果不佳；最后，當(dāng)魚群密度較大時，目標(biāo)之間在圖像中將會出現(xiàn)頻繁的遮擋，很難從中檢測出每個目標(biāo)的位置。
[0005](2)跟蹤方面:魚群在游動中存在復(fù)雜的運動狀態(tài)，現(xiàn)有的運動模型不能完全模擬魚群的復(fù)雜運動；其次，魚群成員間相似度較高，使用單一特征很難對不同目標(biāo)進行區(qū)分；最后，魚群遮擋造成的檢測錯誤將使跟蹤軌跡出現(xiàn)斷裂等問題，這將為跟蹤帶來很大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]本發(fā)明的目的在于克服斑馬魚群檢測與跟蹤的難點，而提供一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0008]包括目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤兩部分，其中目標(biāo)檢測分為尺度空間DoH斑點檢測、橢圓擬合和橢圓約束三個步驟，目標(biāo)跟蹤包括運動預(yù)測、特征匹配和軌跡連接三個步驟；具體如下:
[0009](I)目標(biāo)檢測
[0010]a.尺度空間DoH斑點檢測:設(shè)(x, y, s)表示圖像在尺度空間的任一像素點，x，y為像素點坐標(biāo)，s為像素點的尺度，該點對應(yīng)的Hessian矩陣表示為:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種基于計算機視覺的斑馬魚群檢測與跟蹤方法，其特征在于該方法由目標(biāo)檢測和目標(biāo)跟蹤兩部分構(gòu)成，其中目標(biāo)檢測包括尺度空間DoH斑點檢測、橢圓擬合和橢圓約束三個步驟，目標(biāo)跟蹤包括運動預(yù)測、特征匹配和軌跡連接三個步驟；該方法的具體步驟如下: (1)尺度空間DoH斑點檢測:設(shè)(X，y,s)表示圖像在尺度空間的任一像素點，X, y為像素點坐標(biāo)，s為像素點的尺度，該點對應(yīng)的Hessian矩陣表示為:

【文檔編號】G06T7/20GK103955688SQ201410213890
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】錢志明, 施紅星, 徐慶生 申請人:楚雄師范學(xué)院