用于跟踪冰排轨迹的方法技术

本发明专利技术用于跟踪冰排轨迹的方法包括：用高频相机连续拍摄冰排区域，得到若干个图像；提取要跟踪的目标冰排；在连续两帧的图像中，利用粒子追踪测速匹配算法将连续两帧图像中的目标冰排进行匹配，得到相应的目标冰排，分别计算上述连续两帧图像中相应目标冰排的面积，如果下一帧图像中的目标冰排的面积小于当前帧图像中目标冰排的面积，则当前帧的目标冰排破碎，判断该目标冰排周围有无其他冰排，计算并比较当前帧目标冰排的面积与下一帧膨胀后连通区域内冰排的总面积，如果膨胀后连通区域内冰排的总面积大于当前帧目标冰排的面积，则减小膨胀系数，直到膨胀后连通区域内冰排的总面积等于或小于当前帧目标冰排的面积，画出目标冰排的轨迹。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及了一种用于跟踪冰排轨迹的方法，特别是用于一种利用图像处理的方法进行破碎冰排跟踪，从而获取用于跟踪冰排轨迹的方法。
技术介绍
在跟踪冰排运动轨迹时，需要根据相机采集的连续两帧图像，来跟踪冰排的运动轨迹。但是对于冰排破碎的情况，一个目标裂变成多个目标，会导致目标匹配错误，从而目标会跟踪错误。目前国内尚没有针对该现象的处理方法。大的冰排在顺流漂移的过程中，会对海上、湖上或河流中的固定物造成一定的损坏，但是大的冰排其形状不固定，会随着漂移的过程逐渐破碎，为了加固海上、湖上或河流中的固定物，要求密切关注漂移过程中冰排的轨迹。
技术实现思路
本申请的专利技术目的在于提供一种用于跟踪冰排轨迹的方法，该方法可以在冰排运动过程中，判断冰排是否破碎，并且在破碎的情况下，确定破碎后的小块冰排，并跟踪，最终得到较好的冰排运动轨迹。为了完成本申请的专利技术目的，本申请采用以下技术方案：本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，它包括：以下步骤：(1)用高频相机连续拍摄冰排区域，得到若干个图像；(2)用背景差分法处理上述若干个图像，提取要跟踪的目标冰排；(3)在n和n+1两帧的图像中，利用粒子追踪测速匹配算法将n和n+1两帧图像中的目标冰排进行匹配，得到相应的目标冰排；(4)计算在n帧图像中目标冰排的面积和在n+1帧图像中目标冰排的面积，如果n+1帧图像中的目标冰排的面积小于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排破碎，进入步骤(5)；如果n+1帧图像中的目标冰排的面积等于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排没有破碎，返回步骤(2)，这时，n＝n+1，继续进行n帧图像与n+1帧图像中的目标冰排的匹配；(5)判断n+1帧图像中目标冰排周围有无其他冰排，通过扩大目标冰排周围的面积，将相邻近的其他冰排与目标冰排连接在一起，扩大目标冰排周围的面积与目标冰排面积之比为膨胀系数，计算目标冰排与其他冰排的总面积，如果n+1帧图像中的上述总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排面积，则认为n+1帧图像中的上述总面积没有包含n帧图像中目标冰排之外的冰排；如果n+1帧图像中的上述总面积大于n帧图像中的目标冰排面积，则减小膨胀系数，这样获取的临近的其他冰排变少，上述总面积变小，直到n+1帧图像中上述总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排面积为至；(6)将步骤(5)中的目标冰排和其他冰排重新认定为目标冰排，重复步骤(3)，直到目标冰排的面积小于设定的阈值为止；(7)根据步骤(4)至(6)得到的目标冰排，画出目标冰排的轨迹。本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，其中：所述膨胀系数的取值范围为1-2之间；本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，其中：在步骤(3)中，利用粒子追踪测速匹配算法是以n帧图像中的目标冰排中心点坐标为圆心，在n+1图像中寻找与n帧图像中的目标冰排中心点距离最近的冰排，如果与n帧图像中目标冰排距离最近，则认为n+1帧图像中的冰排与n帧图像中的目标冰排匹配，否则为不匹配；本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，其中：所述背景差分法是用与目标冰排的颜色有明显色差的图像作背景，来提取目标冰排的方法；本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，其中：所述步骤(6)中的设定的阈值为10×10像素。本专利技术解决了漂流在海上、湖上或河流中的冰排没有跟踪数据的问题，在该方案中可以判断冰排是否破碎，如果破碎了，确定破碎的小块冰排，并跟踪破碎的小块冰排，为冰排对海上、湖上或河流中的水工建筑物损坏程度研究提供了依据。附图说明图1为在n帧中，用高频相机拍摄要跟踪目标冰排示意图；图2为在n帧中，用背景差分法处理的图1的示意图；图3为在n+1帧中，用高频相机拍摄要跟踪目标冰排示意图；图4为在n+1帧中，用背景差分法处理的图3的示意图；图5为目标冰排1和其他冰排2膨胀后的形状的示意图；图6为本专利技术的冰排轨迹示意图，为了方便起见，该图只画出了一部分冰排轨迹。在图1至图6中，标号1为目标冰排；标号2为其他冰排，标号11为目标冰排1膨胀后的形状；标号22为其他冰排2膨胀后的形状。具体实施方式如图1至图所示，本专利技术仅以n帧和n+1帧图像为例，进行详细说明，其中n为大于等于1的自然数。本专利技术的用于跟踪冰排轨迹的方法，它包括：以下步骤：(1)如图1和图3所示，用高频相机连续拍摄要跟踪目标冰排1，得到若干个图像，例如：得到图1和图3所示的2个图像；(2)用背景差分法处理上述2个图像，提取要跟踪的目标冰排1，如图2和图4所示，提取n帧和n+1帧目标冰排1；(3)在图2和图4所示的n和n+1两帧的图像中，根据粒子追踪测速匹配算法将n和n+1两帧图像中的目标冰排1进行匹配，它是以n帧图像中的目标冰排1中心点坐标为圆心，在n+1图像中寻找与n帧图像中的目标冰排1中心点距离最近的冰排，如果与n帧图像中目标冰排1距离最近，则认为n+1帧图像中的冰排与n帧图像中的目标冰排匹配，否则为不匹配；(4)计算在n帧图像中目标冰排1的面积和在n+1帧图像中目标冰排1的面积，如果n+1帧图像中的目标冰排的面积小于n帧图像中目标冰排的面积，如图3所示，则目标冰排破碎，进入步骤(5)；如果n+1帧图像中的目标冰排的面积等于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排没有破碎，返回步骤(2)，这时，n＝n+1，继续进行n帧图像与n+1帧图像中的目标冰排的匹配；(5)如图5所示，通过扩大目标冰排周围的面积，将相邻近的其他冰排与目标冰排连接在一起，扩大目标冰排周围的面积与目标冰排面积之比为膨胀系数，计算目标冰排与其他冰排的总面积，图中实线1、2为n+1帧目标冰排1破碎后形成的目标冰排1和其他冰排2，虚线11、22为目标冰排1和其他冰排2膨胀后的形状，可以看到11、22形成连通区域，计算膨胀后连通区域内冰排的总面积，如果n+1帧图像中的上述总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排1面积，则认为是没有包含n帧图像中目标冰排1之外的冰排；如果n+1帧图像中目标冰排总面积与大于n帧图像中的目标冰排1面积，则减小膨胀系数，这样获取的临近的其他冰排变少，总面积变小，直到n+1帧图像中目标冰排总面积与等于或小于n帧图像中的目标冰排1面积为至，即确定出其他冰排2，也有可能因为目标冰排1自然融化或者破碎后融化或消融，所以目标冰排1的总面积会变小，而找不到其他冰排2；(6)将步骤(5)中的目标冰排1和其他冰排重新认定为目标冰排，重复步骤(3)，直到目标冰排1的面积小于设定的阈值为止，设定的阈值为10×1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于跟踪冰排轨迹的方法，它包括：以下步骤：(1)用高频相机连续拍冰排区域，得到若干个图像；(2)用背景差分法处理上述若干个图像，提取要跟踪的目标冰排；(3)在n和n+1两帧的图像中，利用粒子追踪测速匹配算法将n和n+1两帧图像中的目标冰排进行匹配，得到相应的目标冰排；其特征在于：(4)计算在n帧图像中目标冰排的面积和在n+1帧图像中目标冰排的面积，如果在n+1帧图像中目标冰排的面积小于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排破碎，进入步骤(5)；如果n+1帧图像中的目标冰排的面积等于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排没有破碎，返回步骤(2)，这时，n将重新定义为n+1，继续进行n帧图像与n+1帧图像中的目标冰排的匹配；(5)判断n+1帧图像中目标冰排周围有无其他冰排，通过扩大目标冰排周围的面积，将相邻近的其他冰排与目标冰排连接在一起，扩大目标冰排周围的面积与目标冰排面积之比为膨胀系数，计算目标冰排与其他冰排的总面积，如果n+1帧图像中的上述总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排面积，则认为n+1帧图像中的上述总面积没有包含n帧图像中目标冰排之外的冰排；如果n+1帧图像中的上述总面积大于n帧图像中的目标冰排面积，则减小膨胀系数，这样获取的临近的其他冰排变少，上述总面积变小，直到n+1帧图像中上述总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排面积为止；(6)将步骤(5)中的目标冰排和其他冰排重新认定为目标冰排，重复步骤(3)，直到目标冰排的面积小于设定的阈值为止；(7)根据步骤(4)至(6)得到的目标冰排，画出目标冰排的轨迹。...

【技术特征摘要】
1.一种用于跟踪冰排轨迹的方法，它包括：以下步骤：
(1)用高频相机连续拍冰排区域，得到若干个图像；
(2)用背景差分法处理上述若干个图像，提取要跟踪的目标冰排；
(3)在n和n+1两帧的图像中，利用粒子追踪测速匹配算法将n和n+1两帧图像中
的目标冰排进行匹配，得到相应的目标冰排；其特征在于：
(4)计算在n帧图像中目标冰排的面积和在n+1帧图像中目标冰排的面积，如果
在n+1帧图像中目标冰排的面积小于n帧图像中目标冰排的面积，则目标冰排破碎，进
入步骤(5)；如果n+1帧图像中的目标冰排的面积等于n帧图像中目标冰排的面积，则
目标冰排没有破碎，返回步骤(2)，这时，n将重新定义为n+1，继续进行n帧图像与n+1
帧图像中的目标冰排的匹配；
(5)判断n+1帧图像中目标冰排周围有无其他冰排，通过扩大目标冰排周围的
面积，将相邻近的其他冰排与目标冰排连接在一起，扩大目标冰排周围的面积与目标冰
排面积之比为膨胀系数，计算目标冰排与其他冰排的总面积，如果n+1帧图像中的上述
总面积等于或小于n帧图像中的目标冰排面积，则认为n+1帧图像中的上述总面积没有
包含n帧图像中目标冰排之外的冰排；如果n+1帧图像中的上述总面积大于n帧图像中
的目标冰排面积，则减小膨胀系数，这样获...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雷，郑钧，王秀芬，任明轩，张术彬，李忱熙，刘发智，
申请(专利权)人：黑龙江省水利科学研究院，北京尚水信息技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23