[发明专利]一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法及系统。其方法包括计算多级平移滤波器模板的尺寸、确定多级平移滤波器模板、确定多级平移滤波器的输出响应输出、判断平移滤波器模板是否满足响应峰值要求、在多级平移滤波器模板中选择合适的响应输出、根据平移滤波器预测目标中心在当前帧的位置。本发明的方法及系统解决了面对目标快速运动和背景杂乱情况时，跟踪器效果不佳的技术问题。

技术领域

本发明属于计算视觉目标跟踪领域，特别涉及一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法及系统。

背景技术

目标跟踪是计算机视觉领域的基础性研究，在精密控制、自动驾驶和机器人等方面有着广泛的应用。最近国内外众多研究学者在这个方向上相继取得了许多显著的成果，但是在这类方法应用过程中，存在着各种挑战，包括部分遮挡、快速运动、运动模糊、背景杂乱、照明变化等情况，这类挑战导致跟踪器不能准确的跟踪目标甚至会跟踪失败。为克服视频序列中可能出现的挑战内容，设计一种鲁棒性的跟踪方法具有一定难度。

相关滤波跟踪方法最早是由Bolme提出的MOSSE，该方法为后续相关领域的研究奠定了基础。Henriques通过引入循环采样并利用循环矩的傅里叶对角化性质提速训练和检测过程提出CSK。之后，Henriques进一步改进CSK，引入核函数并扩展多通道方向梯度特征(HOG)特征提出了KCF。Danelljan M在CSK的基础上采用多通道颜色特征Color Names(CN)，有效利用目标的颜色信息，提出了CN。

虽然这些方法在目标跟踪领域已经取得很不错的效果，但是它们的框架中都只包含一个滤波器模板，该模板尺寸固定不变，且目标的检测范围必须和目标的尺寸保持一致，这导致目标搜索范围受限。当目标出现运动速度过快等特殊运动情况时，单个模板的相关滤波方法往往不能很好的适应，导致跟踪漂移甚至跟踪失败。需要一种面对目标快速运动和背景杂乱情况时保证跟踪器效果的技术方案，为此，提出一种双模板尺度自适应相关滤波实时跟踪方法及系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是面对目标快速运动和背景杂乱情况时，跟踪器效果不佳的问题，提出一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法及系统。

事先建立用于表示图像像素位置的x-y坐标系，目标中心位置用(x_n,y_n)表示，其中n表示帧数。视频序列第一帧的目标中心位置(x₁,y₁)事先设置，目标尺寸(high,width)事先设置，事先估计目标运动的速度和加速度。

本发明的基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法，包括以下步骤：

计算多级平移滤波器模板的尺寸：读取视频序列第1帧，根据目标尺寸(high,width)和目标运动速度的估计峰值v_max计算平移滤波器的最大尺寸，用变量size_max＝(size_high_max，size_width_max)表示，根据目标运动的估计加速度a、目标尺寸及平移滤波器最大尺寸计算平移滤波器模板的级别m，根据平移滤波器模板级别m计算各级滤波器模板的尺寸，记为window_sz_i，其中1≤i≤m。

所述

所述平移滤波器模板的级别

其中γ是事先设置的步长系数，T_min是事先设置的最小步长。

所述window_sz_1＝T_min·(high，width)，其中T_min是事先设置的最小步长，

2≤i≤m，其中γ是事先设置的步长系数。