[发明专利]基于粒子群的粒子滤波视频目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于粒子群的粒子滤波视频目标跟踪方法，包括：

(1)初始化粒子群：

(1a)读入k-1时刻的图像I_k-1，初始化k-1时刻的粒子群中心集为其中，表示k-1时刻第i个粒子群的中心，i为粒子群序号，取值为1,2,···,N，N表示粒子群总数，k表示时刻，初始时刻为k＝1；

(1b)初始化目标跟踪窗：B_k-1＝(r_k-1,c_k-1)^T，其中r_k-1和c_k-1分别表示k-1时刻目标跟踪窗的长度和宽度值，T表示向量转置运算；

(1c)根据目标初始状态与目标跟踪窗B_k-1，初始化目标的特征协方差矩阵γ作为特征模板；

(2)粒子群状态预测：

(2a)读入k时刻的图像I_k，通过对k-1时刻图像中粒子群中心集的传递，得到k时刻图像中的预测粒子群中心集为其中表示k时刻的第i个预测粒子群中心；

(2b)根据k时刻的预测粒子群中心集确定k时刻的粒子群集其中表示k时刻第i个粒子群中的第j个粒子，j为粒子序号，取值为1,2,···,M，M表示每个粒子群中的粒子总数；

(3)粒子群状态更新

(3a)根据k时刻粒子群集和目标跟踪窗B_k-1，确定k时刻的候选目标集其中，表示k时刻第i个粒子群中的第j个粒子所对应的候选目标，它表示以为中心、B_k-1为长宽所界定出的矩形区域；

(3b)提取k时刻的候选目标集对应的候选目标特征集其中表示k时刻第i个粒子群中的第j个粒子所对应候选目标的特征协方差矩阵；

(3c)根据候选目标特征集确定权值集其中表示k时刻第i个粒子群中的第j个粒子所对应的权值；

(3d)根据权值集确定k时刻的更新粒子群中心集并确定粒子群权值集其中表示k时刻第i个更新粒子群中心，表示k时刻第i个粒子群所对应的权值；

(4)重采样：

利用重采样算法，根据粒子群权值集对k时刻的更新粒子群中心集进行重采样，得到k时刻的粒子群中心集其中表示k时刻第i个粒子群的中心；

(5)目标状态估计：

(5a)根据k时刻的粒子群中心集估计k时刻的目标状态X_k；

(5b)根据k时刻的目标状态X_k和目标跟踪窗B_k，确定出k时刻目标T_k，并输出；

(6)判断是否迭代：

检查下一时刻的信息是否到达，若是，令k＝k+1，返回步骤(2)进行迭代，否则，目标跟踪过程结束。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(1a)中初始化k-1时刻的粒子群中心集为通过如下步骤确定：

(1a1)根据目标的初始状态X₀，产生k-1时刻第i个粒子群中心其中，服从均值为X₀方差为Ψ₁的高斯分布，X₀为目标的初始状态，Ψ₁为过程噪声方差；

(1a2)用步骤(1a1)所得的N个粒子群中心，组成粒子群中心集

3.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2a)中通过对k-1时刻图像中粒子群中心集的传递，得到k时刻图像中的预测粒子群中心集为通过如下步骤确定：

(2a1)对k-1时刻第i个粒子群中心进行传递，得到k时刻第i个预测粒子群中心

其中，v_k-1为状态噪声，其服从均值为状态噪声协方差为Ψ₁的高斯分布；

(2a2)用步骤(2a1)中所得的N个粒子群中心，组成粒子群中心集