[发明专利]目标跟踪方法和目标跟踪装置

说明书

本发明涉及目标跟踪方法和目标跟踪装置。该目标跟踪方法包括：获取包含目标的第一图像，该第一图像为直角坐标系下的图像；计算该第一图像的相邻帧之间的差值以得到第二图像；使用交互式多模型算法对该第二图像中的该目标进行跟踪，以获得该目标的第一轨迹；利用分段重采样方法拟合该第一轨迹，以获得拟合后的第二轨迹；和输出该第二轨迹。通过根据本发明的目标跟踪方法和目标跟踪装置，能够基于运动轨迹的分段拟合有效地跟踪运动目标的轨迹。

技术领域

本发明总的来说涉及图像处理领域，具体来说涉及基于运动轨迹的分段拟合的目标跟踪方法和目标跟踪装置。

背景技术

在运动目标的跟踪过程中，由于在目标的运动过程中很难辨明目标的运动方向，经常会出现运动轨迹反复的情况。例如，蛙人在水下运动有如下特点：速度慢；蛙人速度大小变化平缓；水下能见度小，且没有参照物辨别方向，导致蛙人运动方向多变。

传统的目标跟踪是根据传感器获得的实时数据对目标的状态进行估计，并且形成连续的目标轨迹。由于蛙人运动的方向多变，采用一般的拟合方法虽然能够使得轨迹平滑，但反复的轨迹对判断蛙人的真实运动方向造成困难，因而传统的目标跟踪方法很难对蛙人的轨迹进行有效估计。

因此，需要改进的目标跟踪方法和目标跟踪装置。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的缺陷和不足，提供能够基于运动轨迹的分段拟合有效地跟踪运动目标的轨迹的新颖的和改进的目标跟踪方法和目标跟踪装置。

根据本发明的一方面，提供了一种目标跟踪方法，包括：获取包含目标的第一图像，所述第一图像为直角坐标系下的图像；计算所述第一图像的相邻帧之间的差值以得到第二图像；使用交互式多模型算法对所述第二图像中的所述目标进行跟踪，以获得所述目标的第一轨迹；利用分段重采样方法拟合所述第一轨迹，以获得拟合后的第二轨迹；和,输出所述第二轨迹。

在上述目标跟踪方法中，所述利用分段重采样方法拟合所述第一轨迹以获得拟合后的第二轨迹的步骤具体包括：将直角坐标系划分为n*n的网状方格；对包含所述第一轨迹的方格求均值；如果方格中的点不连续，则求轨迹点经过的两个方格的均值；和，将所有的方格点按照时间顺序排列，以形成所述第二轨迹。

在上述目标跟踪方法中，所述获取包括目标的第一图像的步骤具体包括：

从声呐设备获取声呐图像f(θ,d)，其中所述声呐图像的横坐标θ为角度，且纵坐标d为距离；

利用如下公式(1)进行坐标变换，以将极坐标下的声呐图像f(θ,d)变换为直角坐标系下的第一图像f(x,y)：

在上述目标跟踪方法中，所述获取包括目标的第一图像的步骤之后进一步包括：

利用以下公式(2)，利用高斯滤波对所述第一图像进行降噪处理：

其中，δ是加窗高斯函数的窗口大小，F(x,y)是卷积后的图像，k和l是大于等于0的整数，且G(x,y)是加窗高斯函数，由以下公式(3)表示：

在上述目标跟踪方法中，所述计算所述第一图像的相邻帧之间的差值以得到第二图像的步骤之后进一步包括：设置一预定阈值对所述第二图像进行分割，以获得包含所述目标的像素点的数据集作为所述第二图像。

在上述目标跟踪方法中，所述使用交互式多模型算法对所述第二图像中的所述目标进行跟踪以获得所述目标的第一轨迹的步骤具体包括：

根据所述目标的运动特征建立直角坐标系下的运动模型，其中，所述目标的模型反映在如以下公式(4)和(5)表示的状态矩阵上：