[发明专利]一种用于视觉跟踪的具有光照鲁棒性的色空间构建方法

说明书

本发明公开了一种用于视觉跟踪的具有光照鲁棒性的色空间构建方法，根据RGB与HSI空间的定量转化公式，提出对H分量进行帧间保持的方法；根据有无彩色信息将图像像素点分成两大类，分别对其在HSI空间中的光照敏感分量进行校正与约束，并给出在RGB空间内实行的具体操作方法，从而构建出对光照具有鲁棒性的新色彩空间；将建立的新色彩空间运用于经典视觉跟踪算法。本发明能够使传统跟踪算法保持较高的稳定度和精度，仅对色彩空间进行线性变化，不涉及跟踪算法本身的修改，极大降低了方法整体计算复杂度，同时具备运算复杂度低、实时性好的特点。

技术领域

本发明属于光学信号处理与数字图像处理领域，具体涉及一种基于色调保持原则而对光照变化具有鲁棒性的色空间构建方法。

背景技术

对光照变化具有鲁棒性的跟踪算法研究长久以来都在光学信号处理应用领 (如军事目标打击、视频监控和机器人视觉等)中占据一席之地。对于基于目标特征分布的视觉跟踪问题，例如车辆([1]王进花,曹洁.基于特征点的运动汽车跟踪算法研究[J].电气自动化.2011(06))、人脸跟踪([2]肖冰,王映辉.人脸识别研究综述[J].计算机应用研究.2005(08))，树阴遮挡、天气、相机参数等影响而造成的光照强度变化常常引起跟踪结果的漂移。现有的技术研究，大多是利用数学理论对跟踪算法本身进行修正与改进，而并未真正从目标光学特征上进行思考与相关方法挖掘([3]赵欣,陈峰,吴立知.一种改进的meanshift运动目标跟踪算法 [J].通信技术.2011(11)；[4]马加庆,韩崇昭.一类基于信息融合的粒子滤波跟踪算法[J].光电工程.2007(04)；[5]侯代文,殷福亮.非线性系统中状态和参数联合估计的双重粒子滤波方法[J].电子与信息学报.2008(09))。

为克服光照影响，大量基于颜色信息的视觉跟踪算法应运而生，大致可分为两大类：基于模板更新的方法和基于不变颜色特征的方法。前者利用目标当前帧的颜色状态来预测更新颜色模型，从而保证后一帧对颜色信息的变化具有一定程度的适应性，但该类方法受制于更新速度，无法应对颜色信息的快速变化；后者则是通过计算不变光流场来消除颜色分布的变化概率密度所带来的影响，对光照变化速度具有一定适应性，但其计算量仍较大，无法做到实时处理。

发明内容

本发明提供一种用于视觉跟踪的具有光照鲁棒性的色空间构建方法，可直接运用于传统基于特征分布的视觉跟踪方法，较好地改善了该类方法在光照条件存在显著变化的情况下极易产生跟踪漂移现象的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于视觉跟踪的具有光照鲁棒性的色空间构建方法，步骤如下：

首先，根据RGB与HSI空间的定量转化公式，提出对H分量进行帧间保持的方法，即进行色调保持；

其次，根据有无彩色信息将图像像素点分成两大类，即彩色像素点和灰度像素点，分别对其在HSI空间中的光照敏感分量进行校正与约束，并给出在RGB 空间内实行的具体操作方法，从而构建出对光照具有鲁棒性的新色彩空间；

最后，将建立的新色彩空间运用于经典视觉跟踪算法，证明其提升传统跟踪算法的抗光照变化能力。

本发明与现有技术相比，其显著优势为：(1)在光源强度发生变化的条件下，能够使传统跟踪算法保持较高的稳定度和精度，仅对色彩空间进行线性变化，不涉及跟踪算法本身的修改，极大降低了方法整体计算复杂度，同时具备运算复杂度低、实时性好的特点。(2)一方面从光学本质上解释了光照变化对目标图像特征的影响，另一方面从源头上校正了色彩空间中对光照具有敏感性的分量，大大提升了现有跟踪算法在光照变化环境下的稳定度和精度，由此使得其光照鲁棒性极强。(3)对能够反映目标真实颜色特点且对光照变化不敏感的色分量(即色调分量)进行帧间保持，并对敏感分量进行人为控制与修正，从而消除了光照变化对色空间的影响，提供了一种对光照具有光照鲁棒性的新色彩空间。

下面结合附图对本发明进一步展开描述：

附图说明