[发明专利]一种基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法，其特征在于：分为以下步骤：

S1：提取目标的外观特征，构建初始滤波器模板；

S2：设立双指数分布，构建初始流形搜索区域；

S3：根据目标运动速度和运动方向，调整流形搜索区域；

S4：根据流形搜索区域面积不变，确定当前流形搜索区域；

S5：在流形搜索区域内提取背景信息，构建流形背景感知的相关滤波算法模型；

S6：采用增广拉格朗日乘子法和交替方向乘子法求解流形背景感知的相关滤波算法模型；

S7：采用自适应策略更新流形背景感知的相关滤波算法模型；

S8：输出目标跟踪结果。

2.如权利要求1所述的基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法，其特征在于：所述S1的具体过程为：选取待跟踪目标，提取目标的外观特征，建立初始目标特征模型，初始背景信息训练滤波器得到初始滤波器模板。

3.如权利要求1所述的基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法，其特征在于：所述S2的具体过程为：流形搜索区域的数学模型如公式(1)所示：

y＝±ae^x(a＞0) (1)

其中，e为自然常数，a为系数，用来描述曲线坡度，采用两个指数分布背靠背连接在一起，构成运动目标的背景感知空间范围，称为流行搜索区域，将目标位置设为原点，将函数y＝±ae^x、x＝x₁、x＝x₂(x₁＜x₂)所围成的区域作为初始搜索区域建立平面直角坐标系，构建初始流形搜索区域。

4.如权利要求1所述的基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法，其特征在于：所述S3的具体过程为：当目标t时刻运动到Q(m,n)点时，即目标在水平方向由初始位置移动了m个单位其中，目标向右运动时m为正数，目标向左运动时m为负数，在竖直方向上由初始位置移动了n个单位，其中，目标向上运动时n为正数，目标向下运动时n为负数，也就是函数发生了平移，其相对位置发生了变化，则公式(1)在目标由初始位置运动到Q点时可变换为公式(2)所示：

y＝±ae^(x-m)+n (2)

其中，目标运动速度为角度为x为目标初始位置的横坐标若目标运动速度增大，则目标的运动方向不易改变，因此可以在目标的运动方向上扩大搜索范围，在目标运动方向的垂直方向上减小搜索范围，即将a减小到a_i；同理，若目标运动速度减小，则目标的运动方向容易改变，因此可以在目标的运动方向上减小搜索范围，在目标运动方向的垂直方向上扩大搜索范围，即将a增大到a_i；其中，a_i定义为：

其中，v∈(0,+∞)，搜索点之一C(p,q)经角度ω逆时针旋转为C(p',q')，其中p'和q'分别为：

其中，p为搜索点横坐标，q为搜索点纵坐标，p'为旋转后搜索点横坐标，q'为旋转后搜索点纵坐标。

5.如权利要求1所述的基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法，其特征在于：所述S4的具体过程为：初始流形搜索区域的面积S₀：

其中，x1为初始流形搜索区域左边界横坐标，x2为初始流形搜索区域右边界横坐标目标，运动到Q(m,n)点时x₁'＝x₁+m，利用定积分得到目标运动到Q点时流形搜索区域的面积S_t：

从公式(6)可以看出，流形搜索区域会随着目标运动状态变化而改变，为了有效控制计算复杂度，使流形搜索的计算量不受目标运动状态干扰，令目标在Q点时的流形搜索区域面积始终等于目标位于初始位置时的流形搜索区域面积，即S_t＝S₀，由公式(5)、(6)可求得当前流形搜索区域右边界坐标，如公式(7)所示：