[发明专利]基于DSP的相关跟踪方法及专用装置

权利要求书

1.一种基于DSP的相关跟踪方法，其特征是：包括以下步骤： 

步骤一：模拟视频信号由摄像机的视频输出端连接到视频捕获模块实现视频信号的输入，输入视频信号通过视频解码器转化为数字图像信号，输入信号为标准视频信号，为PAL制式或者NTSC制式，数字图像信号的输出格式为YUV； 

步骤二：控制波门位置及大小，手动选择要跟踪的目标，以对应区域的图像亮度信号Y建立目标模板，或者根据预先存储的图像数据设定目标模板； 

步骤三：根据所建立的目标模板在波门内搜索目标，采用基于NProd函数的子模板相关矩阵作为匹配度量计算当前模板与目标模板的相似度，取相似度最高的点作为目标最佳匹配位置； 

步骤四：根据计算的目标运动轨迹，采用Kalman滤波预估目标在下一帧中的最大可能位置，以该点为中心设置下一帧的搜索波门； 

步骤五：根据子模板相关度误差进行目标遮挡判断，如果没有遮挡，取当前最佳匹配位置对应图像数据作为候选模板，与当前目标模板共同构造新模板； 

步骤六：如果判断目标存在遮挡，停止模板更新，取Kalman滤波预估点作为下一帧的最佳匹配位置，并将对应图像数据作为候选模板，通过计算其子模板相关度误差进行目标遮挡判断； 

步骤七：根据当前帧的目标最佳匹配位置在图像上叠加波门，处理后的数字图像信号输入视频显示模块，通过视频编码器转换为模拟 视频信号供给监视器，通过监视器显示当前跟踪情况； 

步骤八：数据传输模块将图像跟踪模块计算出的目标实时位置、相关匹配中间参量及目标遮挡判断参量数据通过UART数据传输接口传送给上位机。 

2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的相关跟踪方法，其特征是：：步骤二中的波门直接决定模板图像的大小，在32*32像素到64*64像素之间。 

3.根据权利要求1所述的一种基于DSP的相关跟踪方法，其特征是：步骤三中的的具体方法如下： 

子模板大小由模板图像大小决定，在8*8像素到16*16像素之间，子模板的数量在16到64之间。将模板图像与实时图像对应区域的图像按同样方式均匀分割成M×N个子模板，在每一个搜索位置按公式（1）计算子模板与子图对应位置子图像的去均值归一化相关系数D_kl（i,j）（0≤D_kl（i,j）≤1，1≤k≤M，1≤l≤N），得到一个M×N维的相关度量矩阵S，将矩阵S存储在一个数组之中； 

式中，m，n分别为模板图像的宽与高，f(x,y)为模板图像，t(x-u,y-v)对应于与实际配准位置偏差(u,v)个像素的子图，为模板图像的灰度均值，为子图的灰度均值，D(u,v)是度量函数位置偏移为(u,v)时的匹配度量值； 

根据子模板与瞄准中心的距离对相关度矩阵TM进行一次加权修正，修正方法如下： 

加权系数w_ij由公式（2）定义： 

i∈[1,2,...,M]，j∈[1,2,...,N]   (2) 

式中，k为调节系数，用于调节距离瞄准中心远近对置信度的加权程度； 

根据子模板角点密度对相关度矩阵进行二次加权修正，修正方式如下： 

加权系数c_ij由公式（3）定义 

式中p_ij表示第i行第j列的子模板检测到的角点数，N_T表示整个模板图像中检测到的角点数； 

经过两次加权修正后的相关度矩阵为： 

采用公式（4）计相关度矩阵的Frobenius范数数值F_TM(i,j)，将F_TM(i,j)作为模板对应于实时图像搜索位置(i,j)处子图的相关度量数值， 

式中a_ij定义如下： 

最大值F_TMmax(im,jm)即对应搜索图像的最佳匹配位置。