[发明专利]一种基于无人机航拍的单目标车辆跟踪方法

权利要求书

1.一种基于无人机航拍的单目标车辆跟踪方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：载入需要车辆跟踪的无人机航拍视频，暂停在第一帧，用鼠标手动框选要跟踪的目标车辆，框选的区域为待跟踪区域，待跟踪区域内的目标车辆为跟踪目标；然后从视频的第二帧开始，执行步骤2，对视频帧中出现的目标车辆进行检测；

步骤2：判断当前帧中的目标车辆是否被全遮挡，如果否，则继续步骤3；否则，执行步骤5；

步骤3：适用K++邻域搜索算法对跟踪目标进行位置预测；

在跟踪框周围建立K++邻域，使用该K++邻域对冗余的目标检测框进行筛选，留下在K++邻域内出现的可能是跟踪目标的车辆，再计算跟踪框与检测框的IoU与中心点的偏移量；

步骤4：将筛选后的检测框内的目标提取为图片，与第一帧选择的跟踪目标使用多特征融合的图像匹配算法进行匹配，分别计算跟踪目标与筛选后的目标的图像相似度并排序，再结合步骤3的计算结果综合判定当前帧中哪一个检测出的目标为要跟踪的目标，然后更新跟踪框，执行步骤6；

步骤5：跟踪目标发生遮挡的情况，采用基于车辆运动状态估计的抗遮挡算法，要在跟踪开始超过20帧之后，开始每20帧记录一次车辆在视频中移动的平均速度，依据此方式，当目标在视野中消失时，保存消失时坐标，停止记录目标的移动速度并保存在前20帧的移动速度；如果目标消失在50帧以内，正常估计在消失内的移动轨迹及坐标，同时获取当前估计位置的K邻域，并且记录50帧后目标可能出现的位置，在该位置设置K邻域等待捕获目标，如果车辆被重新检测并且被K邻域捕获到，调用步骤4中的图像匹配算法开始进行匹配，若匹配成功则继续进行跟踪，若未匹配成功则开启全图匹配，解除运动速度和坐标的记录，由跟踪器自行寻找，调用步骤3-步骤4的跟踪方式，使用多特征融合匹配算法匹配当前视野中出现的和初始选择的跟踪目标相似度最大的目标，并以该目标的坐标为基础重新建立K++邻域；执行步骤6；

步骤6：判断视频是否结束；如果是，则结束检测；否则，接收下一帧，返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的基于无人机航拍的单目标车辆跟踪方法，其特征在于：所述步骤1中框选目标时，只选择目标本身。

3.根据权利要求1所述的基于无人机航拍的单目标车辆跟踪方法，其特征在于：所述步骤3的具体方法为：

步骤3.1：根据前一帧的跟踪框大小，计算出k＝2时该跟踪框所对应的K邻域范围，并将当前帧检测范围缩小至该K邻域内；K邻域满足式(1)：

其中，W_k和H_k分别是K邻域搜索区域的宽和高，W和H分别是前一帧目标跟踪框的宽和高，k是二者宽高比；

步骤3.2：如果当前帧在该K邻域内只有一个目标被检测，即目标的检测框至少有三分之二区域在K邻域范围内，则该目标就是前一帧的目标，更新跟踪框，继续执行步骤4；如果当前帧在该K邻域内出现两个以上目标，则执行步骤3.3；

步骤3.3：将K邻域内的目标分别与跟踪目标进行相似度计算，得到相似度得分，并进行排序；

步骤3.4：将排好序的相似度得分所对应的目标检测框与前一帧的跟踪框做IoU和中心点的欧氏距离；取欧氏距离最小的中心点对应的检测框，并和前面的图像匹配所计算出的相似度以及最大的IoU相结合，来判断哪一个检测框检测的是跟踪目标，判断顺序为：先比较图像的相似度，然后根据IoU排除相似车辆，最后用中心点的欧氏距离选择跟踪目标。