图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法及装置。所述方法包括：在位置滤波器基础上增加两个独立估计长和宽尺度的滤波器，以完成对目标显著外观变化时的自适应跟踪。本发明专利技术进一步拓展了目标跟踪方法的使用范围，可用于对地移动目标跟踪，对快速移动飞行器目标跟踪，具有重要的理论研究意义和广泛的应用前景。泛的应用前景。泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法及装置


[0001]本申请涉及目标跟踪
，特别是涉及一种图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法及装置。

技术介绍

[0002]在传统的目标跟踪方法中，以基于相关滤波为代表的目标跟踪方法凭借其高效性和不错的准确率，得到国内外研究者的广泛关注。相关滤波方法借助于傅里叶变换，通过将空域中的图像矩阵运算转入频域的点乘运算，极大地减少了计算量。
[0003]Henriques等将核函数和HOG特征引入相关滤波，提出了核相关滤波器，大大提高了算法的精度，但无法解决目标尺度变化的问题。为解决尺度变化问题，Martin等人提出了DSST算法，作者将位置估计和尺度估计分开计算，在位置估计的滤波器的基础上，额外训练一个尺度估计滤波器，先更新目标位置，再估计目标尺度，使跟踪器具备了尺度自适应的能力。但是DSST算法无法改变目标框的长宽比，仅能适用于目标和观测相机之间距离发生变化的情况，而当目标姿态发生变化时，目标的长宽比也随之发生改变。此时，由初始给定的目标框显然不能准确反映目标实时的长宽比，往往会出现目标的一部分超出了目标框，只能获得目标局部特征信息，或者目标框中存在大量背景信息，学习过多背景信息，造成跟踪的漂移甚至失败。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高跟踪器的稳定性和综合性能的图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法及装置。
[0005]一种图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法，所述方法包括：
[0006]获取待跟踪的目标数据集，所述目标数据集中包括以时间顺序排列的多帧目标图像；
[0007]在对第二帧目标图像之后的多帧目标图像进行目标跟踪时，根据上一帧目标图像得到的估计目标框在当前帧图像中提取长度空间特征以及宽度空间特征，还根据上一帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定当前帧候选区域，并根据所述当前帧候选区域在当前帧目标图像中提取位置特征；
[0008]将所述位置特征与上一帧目标图像得到的更新位置滤波器进行相关运算得到当前帧图像中目标的估计中心位置坐标；
[0009]将所述长度空间特征以及宽度空间特征分别与上一帧目标图像得到的更新长度滤波器以及更新宽度滤波器进行相关运算相应得到当前帧目标图像中目标的估计目标框；
[0010]根据当前帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定新候选区域，根据所述新候选区域在当前帧目标图像中提取的位置特征构建并训练得到新位置滤波器，根据当前帧目标图像中目标的估计目标框在当前帧目标图像中提取的长度空间特征以及宽度空间特征构建并训练得到新长度滤波器以及新宽度滤波器；
[0011]根据当前帧目标图像得到的新位置滤波器、新长度滤波器以及新宽度滤波器分别对上一帧目标图像得到的更新位置滤波器、更新长度方向滤波器以及更新宽度滤波器进行迭代更新相应得到供下一帧图像应用的更新位置滤波器、更新长度方向滤波器以及更新宽度滤波器。
[0012]在其中一实施例中，在对第二帧目标图像之后的多帧目标图像进行目标跟踪之间，还对所述目标数据集中的第一帧目标图像进行处理，包括：
[0013]在所述第一帧目标图像中确定初始目标框，并根据所述初始目标框的中心点位置确定第一帧候选区域；
[0014]根据所述第一帧候选区域在第一帧目标图像中提取的位置特征构建并训练得到初始位置滤波器；
[0015]根据所述初始目标框在第一帧目标图像中提取的长度空间特征以及宽度空间特征分别构建并训练得到初始长度方向滤波器以及初始宽度方向滤波器。
[0016]在其中一实施例中，在对所述第一帧目标图像进行处理之后还对第二帧目标图像进行处理，包括：
[0017]根据所述第一帧候选区域在第二帧目标图像中提取位置特征，并将所述位置特征与初始位置滤波器进行相关运算得到所述第二帧目标图像中目标的估计中心位置坐标；
[0018]根据所述初始目标框在第二帧目标图像中提取长度空间特征以及宽度空间特征，并将所述长度空间特征以及宽度空间特征分别与初始长度滤波器以及初始宽度滤波器进行相关运算得到第二帧目标图像中目标的估计目标框；
[0019]根据第二帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定新候选区域，根据所述新候选区域得到新位置滤波器，根据第二帧目标图像中目标的估计目标框得到新长度滤波器以及新宽度滤波器；
[0020]根据第二帧目标图像得到的新位置滤波器、新长度滤波器以及新宽度滤波器分别对第一帧目标图像得到的初始位置滤波器、初始长度方向滤波器以及初始宽度滤波器进行迭代更新相应得到供下一帧图像应用的更新位置滤波器、更新长度方向滤波器以及更新宽度滤波器。
[0021]在其中一实施例中，在第一帧目标图像中，根据初始目标确定第一帧候选区域时，若所述目标框的大小大于一万像素，则对第一帧候选区域所在的图像区域进行下采样，以使目标框的大小小于一万像素。
[0022]在其中一实施例中，在对各帧目标图像进行处理时，根据目标框提取的长度空间特征和宽度空间特征，以及根据候选区域提取的位置特征均为方向梯度直方图特征和图像灰度特征两者的融合特征。
[0023]在其中一实施例中，在对各帧目标图像进行处理时，根据位置特征构建并训练得到位置滤波器包括：
[0024]根据位置特征构建一个二维高斯分布响应图，再根据所述位置特征以及二维高斯分布响应图得到位置滤波器。
[0025]在其中一实施例中，在对各帧目标图像进行处理时，根据位置特征构建并训练得到位置滤波器还包括：
[0026]根据循环移位方法将候选区域在当前帧目标图像所在图像区域生成多个训练样
本，并提取各所述训练样本的位置特征；
[0027]根据多个所述位置特征构建并训练得到位置滤波器。
[0028]本申请还提供一种图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪装置，所述装置包括：
[0029]目标数据集获取模块，用于获取待跟踪的目标数据集，所述目标数据集中包括以时间顺序排列的多帧目标图像；
[0030]特征提取模块，用于在对第二帧目标图像之后的多帧目标图像进行目标跟踪时，根据上一帧目标图像得到的估计目标框在当前帧图像中提取长度空间特征以及宽度空间特征，还根据上一帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定当前帧候选区域，并根据所述当前帧候选区域在当前帧目标图像中提取位置特征；
[0031]位置估计模块，用于将所述位置特征与上一帧目标图像得到的更新位置滤波器进行相关运算得到当前帧图像中目标的估计中心位置坐标；
[0032]目标框估计模块，将所述长度空间特征以及宽度空间特征分别与上一帧目标图像得到的更新长度滤波器以及更新宽度滤波器进行相关运算相应得到当前帧目标图像中目标的估计目标框；
[0033]当前帧最优滤波器得到模块，用于根据当前帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定新候选区域，根据所述新候选区域在当前帧目标图像中提取的位置特征构建并训练得到新位置滤波器，根据当前帧目标图像中目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.图像目标长宽比变化的尺度自适应跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：获取待跟踪的目标数据集，所述目标数据集中包括以时间顺序排列的多帧目标图像；在对第二帧目标图像之后的多帧目标图像进行目标跟踪时，根据上一帧目标图像得到的估计目标框在当前帧图像中提取长度空间特征以及宽度空间特征，还根据上一帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定当前帧候选区域，并根据所述当前帧候选区域在当前帧目标图像中提取位置特征；将所述位置特征与上一帧目标图像得到的更新位置滤波器进行相关运算得到当前帧图像中目标的估计中心位置坐标；将所述长度空间特征以及宽度空间特征分别与上一帧目标图像得到的更新长度滤波器以及更新宽度滤波器进行相关运算相应得到当前帧目标图像中目标的估计目标框；根据当前帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定新候选区域，根据所述新候选区域在当前帧目标图像中提取的位置特征构建并训练得到新位置滤波器，根据当前帧目标图像中目标的估计目标框在当前帧目标图像中提取的长度空间特征以及宽度空间特征构建并训练得到新长度滤波器以及新宽度滤波器；根据当前帧目标图像得到的新位置滤波器、新长度滤波器以及新宽度滤波器分别对上一帧目标图像得到的更新位置滤波器、更新长度方向滤波器以及更新宽度滤波器进行迭代更新相应得到供下一帧图像应用的更新位置滤波器、更新长度方向滤波器以及更新宽度滤波器。2.根据权利要求1所述的尺度自适应跟踪方法，其特征在于，在对第二帧目标图像之后的多帧目标图像进行目标跟踪之间，还对所述目标数据集中的第一帧目标图像进行处理，包括：在所述第一帧目标图像中确定初始目标框，并根据所述初始目标框的中心点位置确定第一帧候选区域；根据所述第一帧候选区域在第一帧目标图像中提取的位置特征构建并训练得到初始位置滤波器；根据所述初始目标框在第一帧目标图像中提取的长度空间特征以及宽度空间特征分别构建并训练得到初始长度方向滤波器以及初始宽度方向滤波器。3.根据权利要求2所述的尺度自适应跟踪方法，其特征在于，在对所述第一帧目标图像进行处理之后还对第二帧目标图像进行处理，包括：根据所述第一帧候选区域在第二帧目标图像中提取位置特征，并将所述位置特征与初始位置滤波器进行相关运算得到所述第二帧目标图像中目标的估计中心位置坐标；根据所述初始目标框在第二帧目标图像中提取长度空间特征以及宽度空间特征，并将所述长度空间特征以及宽度空间特征分别与初始长度滤波器以及初始宽度滤波器进行相关运算得到第二帧目标图像中目标的估计目标框；根据第二帧目标图像中目标的估计中心位置坐标确定新候选区域，根据所述新候选区域得到新位置滤波器，根据第二帧目标图像中目标的估计目标框得到新长度滤波器以及新宽度滤波器；根据第二帧目标图像得到的新位置滤波器、新长度滤波器以及新宽度滤波器分别对第一帧目标图像得到的初始位置滤波器、初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏昂，陆伟康，尚洋，张文龙，李璋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：