一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于運(yùn)動目標(biāo)的光電跟蹤技術(shù)，具體涉及一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法。相關(guān)匹配跟蹤方法分為目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則、目標(biāo)模板更新準(zhǔn)則兩個部分；（1）目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則方法流程：根據(jù)前一幀原始模板按比例計(jì)算出放大模板和縮小模板；計(jì)算分別針對三種模板的匹配度并據(jù)此確定模板；（2）目標(biāo)模板更新：首先在當(dāng)前跟蹤窗內(nèi)從左上角開始以1個像素為步長選取和當(dāng)前模板等大小的區(qū)域，逐個與當(dāng)前模板進(jìn)行匹配，按照步驟（1）中的匹配度計(jì)算公式計(jì)算出每一個匹配度cn，選擇最大匹配度對應(yīng)的區(qū)域作為最佳匹配區(qū)；然后設(shè)定第1幀以目標(biāo)區(qū)域作為當(dāng)前模板，之后計(jì)算每一幀得到更新的模板，通過上述兩個步驟控制每一幀定位目標(biāo)。
【專利說明】—種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于運(yùn)動目標(biāo)的光電跟蹤技術(shù)，具體涉及一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于模板匹配方法的跟蹤是一種逐個像素比較的方法，其基本思想是將已知的對象作為模板在所采集的圖像上進(jìn)行平移，計(jì)算對象與子圖像的相關(guān)值，相關(guān)值最大的認(rèn)為是所要跟蹤的對象。傳統(tǒng)的相關(guān)匹配方法中是將模板的大小和形狀看作保持不變的，而實(shí)際上兩者總是變化的。當(dāng)目標(biāo)靠近或是遠(yuǎn)離攝像機(jī)，亦或攝像機(jī)視場變化時(shí)，目標(biāo)會變大或變小，而模板尺寸保持不變就可能造成兩個問題:一是目標(biāo)變小時(shí)，模板中會引入多于目標(biāo)的背景像素；二是目標(biāo)變大時(shí)，模板中只存在小部分目標(biāo)，將沒有足夠的目標(biāo)像素用來區(qū)分目標(biāo)與背景。由于這兩個問題，模板將容易與背景相匹配，而使目標(biāo)跟蹤的誤警率上升，導(dǎo)致目標(biāo)跟蹤失敗。
[0003]在圖像相關(guān)跟蹤系統(tǒng)中，模板的更新機(jī)制是一個非常重要的技術(shù)關(guān)鍵，將直接影響目標(biāo)跟蹤性能:若更新頻率過低，則模板跟不上目標(biāo)的變化；若更新過于頻繁，又容易受到光照和噪聲的影響而引入誤差，并使誤差不斷地累積，從而導(dǎo)致跟蹤窗口的漂移。所以模板不能輕易地更新，必須選擇適宜的模板更新準(zhǔn)則，使目標(biāo)跟蹤持續(xù)而穩(wěn)定。
[0004]早期的模板匹配方法對于對象尺寸的變化和旋轉(zhuǎn)的情況較難處理，于是有了變形模板匹配來處理這些問題。此外為了減少模板匹配的計(jì)算量，需要利用一些先驗(yàn)知識來減少需要匹配的位置，或者利用降低分辨率的方法以加快方法的運(yùn)算速度。當(dāng)前亟需的是一種應(yīng)用于復(fù)雜背景下的運(yùn)動目標(biāo)匹配跟蹤方法，選取形狀、特征點(diǎn)和慣量特征等構(gòu)建相關(guān)函數(shù)，通過選取相關(guān)函數(shù)并計(jì)算相關(guān)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，通過在相關(guān)匹配跟蹤的不同階段采取針對性的處理方法，解決在真實(shí)環(huán)境中發(fā)生目標(biāo)遮擋、目標(biāo)姿態(tài)及尺寸變化、光線變化等情況時(shí)如何實(shí)現(xiàn)有效跟蹤的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
[0007]一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，應(yīng)用于在真實(shí)環(huán)境中發(fā)生目標(biāo)遮擋、目標(biāo)姿態(tài)及尺寸變化、光線變化情況下的目標(biāo)跟蹤，跟蹤目標(biāo)大小大于5X5像素，相關(guān)匹配跟蹤方法分為目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則、目標(biāo)模板更新準(zhǔn)則兩個部分；
[0008]( 1)目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則方法流程:
[0009]根據(jù)前一幀原始模板按比例計(jì)算出放大模板和縮小模板，設(shè)置三種縮放比例的模板——原始模板、放大模板、縮小模板；
[0010]Stepl.用設(shè)置好的三種模板與實(shí)時(shí)采集的當(dāng)前圖像進(jìn)行匹配，計(jì)算分別針對三種模板的匹配度C(l、Cl、c2,計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，應(yīng)用于在真實(shí)環(huán)境中發(fā)生目標(biāo)遮擋、目標(biāo)姿態(tài)及尺寸變化、光線變化情況下的目標(biāo)跟蹤，跟蹤目標(biāo)大小大于5 X 5像素，其特征在于:相關(guān)匹配跟蹤方法分為目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則、目標(biāo)模板更新準(zhǔn)則兩個部分； (O目標(biāo)模板尺寸變化準(zhǔn)則方法流程: 根據(jù)前一幀原始模板按比例計(jì)算出放大模板和縮小模板，設(shè)置三種縮放比例的模板——原始模板、放大模板、縮小模板； Stepl.用設(shè)置好的三種模板與實(shí)時(shí)采集的當(dāng)前圖像進(jìn)行匹配，計(jì)算分別針對三種模板的匹配度C(l、C1, c2,計(jì)算公式如下:
2.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，其特征在于:目標(biāo)區(qū)域中的圖像通過選自以下兩種方法之一的方法確定:自動檢測、人工選定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，其特征在于:步驟(I) Step2中設(shè)定的判定閾值為0.05。
4.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，其特征在于:步驟(2)中，目標(biāo)模板更新準(zhǔn)則公式中閾值取值為0.84，加權(quán)系數(shù)取值為0.16。
5.如權(quán)利要求1所述的一種復(fù)雜背景下運(yùn)動目標(biāo)相關(guān)匹配跟蹤方法，其特征在于:步驟(I)中，計(jì)算放大模板時(shí)取為原始模板的110%比例，計(jì)算縮小模板時(shí)取為原始模板的90%比例。
【文檔編號】H04N7/18GK103700115SQ201210365935
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月27日
【發(fā)明者】馮雪, 崔述金, 王楠, 石春雷 申請人:中國航天科工集團(tuán)第二研究院二O七所