[发明专利]一种基于模型交替的抗遮挡目标跟踪方法及系统

权利要求书

1.一种基于模型交替的抗遮挡目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)获取待跟踪图像序列初始帧，通过标定确定初始目标区域；

(2)以所述目标区域作为样本区域，提取颜色名特征、方向梯度直方图特征、局部二值模式特征得到训练样本，利用分配好标签的训练样本训练全局模型，得到模型参数；

(3)获取下一帧图像作为当前帧，利用所述全局模型计算当前帧在上一帧样本区域内各个位置处的响应值，形成响应图，将所述响应图中响应值最大的位置作为特征的响应峰值位置；

(4)根据所述响应图的归一化峰值旁瓣比和归一化互相关系数得到当前帧响应峰值位置对应的响应置信度；

(5)若所有特征的响应置信度均小于第一阈值，则转入步骤(8)，否则利用所述响应置信度对响应峰值位置加权融合得到目标跟踪位置；

(6)以所述加权融合得到的目标跟踪位置为中心确定当前帧的目标区域，对所述当前帧的目标区域重复步骤(2)得到当前帧的模型参数，与上一帧的模型参数组合得到更新后的当前帧的模型参数；

(7)若当前图像帧数小于图像总帧数，则重复步骤(3)至(6)，否则结束跟踪；

(8)将上一帧作为初始帧，对目标区域进行分块得到N个子块；

(9)以各个子块为样本区域，提取子块特征得到各个子块的训练样本，训练N个分块模型得到模型参数，N为正整数；

(10)获取下一帧图像作为当前帧，利用所述分块模型计算当前帧在上一帧各子块区域内各个位置处的响应值，形成各子块的响应图，将所述响应图中响应值最大的位置作为子块的响应峰值位置；

(11)根据所述响应图的归一化峰值旁瓣比和归一化互相关系数得到当前帧子块的响应峰值位置对应的响应置信度；

(12)若所有子块的响应置信度均大于第二阈值，则转入步骤(2)，否则利用所述响应置信度对N个子块的响应峰值位置加权融合得到目标跟踪位置；

(13)以所述子块响应峰值位置为中心确定当前帧的子块区域，对所述当前帧的子块区域重复步骤(9)得到当前帧的模型参数，与上一帧的模型参数组合得到更新后的当前帧的模型参数；

(14)若当前图像帧数小于图像总帧数，则重复步骤(10)至(13)，否则结束跟踪。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中利用分配好标签的训练样本训练全局模型，包括利用二维高斯函数为所述训练样本的目标中心位置坐标分配高斯函数值，作为核相关滤波器的训练样本标签。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的响应图与响应峰值位置通过核相关滤波器计算得到。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的响应置信度为归一化峰值旁瓣比和归一化互相关系数取平均得到：

其中，PSR为峰值旁瓣比，NPSR为归一化峰值旁瓣比，NCC(M_t,M_t-1)为当前帧与上一帧响应图之间的归一化互相关系数，g为当前帧响应图的最大值，μ为当前帧响应图的均值，σ为当前帧响应图的标准差，M_t(x,y)和M_t-1(x,y)分别为当前帧和上一帧的响应图。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(6)中所述得到当前帧的模型参数，与上一帧的模型参数组合包括线性插值组合模型参数，利用响应置信度的均值对插值系数加权，公式表达式为：

其中，α′、α_t-1、α_t分别表示当前帧的模型参数、上一帧的模型参数以及更新后的当前帧的模型参数，β表示插值系数，取固定值，表示响应置信度的均值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(12)中利用所述响应置信度对N个子块的响应峰值位置加权融合得到目标跟踪位置，包括设置第三阈值，降低响应置信度小于所述第三阈值的子块对融合结果的影响。