一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法技术

本发明专利技术公开了一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，涉及红外跟瞄系统中进行目标跟踪的图像处理优化技术领域，包括：应用于红外跟瞄系统上基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法的步骤：步骤a，由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域；步骤b，根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值。本发明专利技术有益效果是：从加空间窗的本质目的出发，结合对曲面的分析，设计了一种基于球冠空间窗的加权方法，既能合理减少背景变化对目标跟踪的影响，也可避免边界效应，适当考虑目标周边的像素对跟踪的贡献，且具有较好的实时性，经过加速优化后，基本可以在0.3ms内完成计算。完成计算。完成计算。

【技术实现步骤摘要】
一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法


[0001]本专利技术涉及红外跟瞄系统中进行目标跟踪的图像处理优化
，具体是一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法。

技术介绍

[0002]在实时跟瞄系统中，为了更加稳定地跟踪目标，可以在训练与特征提取前对目标扩展区域做权重加窗，主要包括以下三类方法：
[0003]一是对目标扩展区域赋予余弦窗，但如此会使得中间位置特征对最终影响较大，即引起较严重的边界效应；
[0004]二是对目标扩展区域赋予高斯窗或者线性窗，即二维高斯函数，这类做法对参数过于敏感，若未调整到合适参数，则效果不甚良好；
[0005]三是对目标扩展区域赋予自适应的空间窗，这种做法虽然效果不错，但计算复杂度较高，不能满足实时性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于：在目标框扩展区域内，突出跟踪目标的特征，减少背景的变化与目标突然的形变对目标跟踪的影响，提供一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，包括：应用于红外跟瞄系统上基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法的步骤：
[0007]步骤a、由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域；
[0008]步骤b、根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值；
[0009]步骤c、根据几何关系计算行列模板,并做归一化处理与整体增益；
[0010]步骤d、行列模板做向量乘法形成矩阵模板；
[0011]步骤e、将矩阵模板和本帧图像截取对应区域图点对点相乘得到加权后子图，并将加权后子图用于特征计算。
[0012]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤a中:由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域的获取方法为：记本帧图像Ic,上一帧图像目标框的宽Wt，高Ht，扩展后的宽W，高H
[0013]W＝ceil(βW_t)
[0014]H＝ceil(βH_t)
[0015]其中，ceil(
·
)是上取整函数，β是扩展系数，1≤β≤3，W是扩展宽度，H是扩展高度,并根据W和H以及框的中心来截取本帧的子图i。
[0016]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤b中，根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值的过程为：令曲率参数为t,行序列最大值为rmax,列序列最大值为 cmax,根据简单的几何关系解算可得：
[0017][0018][0019]其中0≤t≤1。
[0020]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤c中，根据几何关系计算行列模板并做归一化处理与整体增益的计算方法为：根据几何关系可得出，对于行序列或列序列，令L为行序列或者列序列一半的长度则序列位置i＝0,1,2...与模板值y(i)的关系为:
[0021][0022]归一化处理的计算方法为：对于行序列，对于列序列，然后做整体增益：last_y(i)＝normalize_y(i)+ε，其中0≤ε≤0.5。
[0023]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤d中,行列模板做向量乘法形成矩阵模板的计算方法为：令R和C分别为经过步骤e的模板生成，归一化和增益处理而计算得出的行列模板,它们皆为列向量，则矩阵模板M表示为M＝CR
′
其中R
′
为R的转置。
[0024]作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤e中,将矩阵模板和本帧图像截取对应区域图点对点相乘得到加权后子图，并将加权后子图用于特征计算的过程为：R与I是相同尺寸的矩阵，令F为最终加权后的图像，则F(i,j)＝M(i,j)*I(i,j)其中*是普通的数字乘法，通过上式可得加权后的图像，再将加权后的图像用于特征计算即可。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术从加空间窗的本质目的出发，结合对曲面的分析，设计了一种基于球冠空间窗的加权方法，既能合理减少背景变化对目标跟踪的影响，也可避免边界效应，适当考虑目标周边的像素对跟踪的贡献，且具有较好的实时性，经过加速优化后，基本可以在0.3ms内完成计算。
附图说明
[0026]图1为本专利技术应用于红外跟瞄系统上基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法的示意图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，应用于红外跟瞄系统上基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，包括以下步骤：
[0029]步骤a、由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域的获取方
法为：记本帧图像Ic,上一帧图像目标框的宽Wt，高Ht，扩展后的宽W，高H
[0030]W＝ceil(βW_t)
[0031]H＝ceil(βH_t)
[0032]其中，ceil(
·
)是上取整函数，β是扩展系数，1≤β≤3，W是扩展宽度，H是扩展高度, 并根据W和H以及框的中心来截取本帧的子图i。
[0033]步骤b、根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值的过程为：令曲率参数为t,行序列最大值为rmax,列序列最大值为cmax,根据简单的几何关系解算可得：
[0034][0035][0036]其中0≤t≤1。
[0037]步骤c、根据几何关系计算行列模板并做归一化处理与整体增益的计算方法为：根据几何关系可得出，对于行序列或列序列，令L为行序列或者列序列一半的长度则序列位置 i＝0,1,2...与模板值y(i)的关系为:
[0038][0039]归一化处理的计算方法为：对于行序列，对于列序列，然后做整体增益：last_y(i)＝normalize_y(i)+ε，其中0≤ε≤0.5。
[0040]步骤d、行列模板做向量乘法形成矩阵模板的计算方法为：令R和C分别为经过步骤 e的模板生成，归一化和增益处理而计算得出的行列模板,它们皆为列向量，则矩阵模板M 表示为M＝CR
′
其中R
′
为R的转置。
[0041]步骤e、将矩阵模板和本帧图像截取对应区域图点对点相乘得到加权后子图，并将加权后子图用于特征计算的过程为：R与I是相同尺寸的矩阵，令F为最终加权后的图像，则F(i,j)＝M(i,j)*I(i,j)其中*是普通的数字乘法，通过上式可得加权后的图像，再将加权后的图像用于特征计算即可。
[0042]实施例1
[0043]本方法中的重要参数为扩展系数β，曲率参数t，增益参数ε，参数较少且在规定范围内取值一般不会造成较差效果，设置为可调整的参数事实上是为了适应不同的跟踪需求场景，这些参数的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，其特征在于，包括：应用于红外跟瞄系统上基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法的步骤：步骤a、由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域；步骤b、根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值；步骤c、根据几何关系计算行列模板,并做归一化处理与整体增益；步骤d、行列模板做向量乘法形成矩阵模板；步骤e、将矩阵模板和本帧图像截取对应区域图点对点相乘得到加权后子图，并将加权后子图用于特征计算。2.根据权利要求1所述的一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，其特征在于，所述步骤a中:由上一帧目标扩展框得到宽高信息，并在本帧图像截取对应区域的获取方法为：记本帧图像Ic,上一帧图像目标框的宽Wt，高Ht，扩展后的宽W，高HW＝ceil(βW_t)H＝ceil(βH_t)其中，ceil(
·
)是上取整函数，β是扩展系数，1≤β≤3，W是扩展宽度，H是扩展高度,并根据W和H以及框的中心来截取本帧的子图i。3.根据权利要求1所述的一种基于球冠空间窗的图像跟踪加权方法，其特征在于，所述步骤b中，根据宽高信息以及设定的曲率参数分别计算行列序列最大值的过程为：令曲率参数为t,行序列最大值为rmax,列序列最大值为cmax,根据简单的几何关系解算可得：数为t,行序列最大值为rmax,列序列最大值为cmax,根据简单的几何关系解算可得...

【专利技术属性】
技术研发人员：何启斌，
申请(专利权)人：四川中科朗星光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：