CN111145216A - 一种视频图像目标的跟踪方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频图像目标的跟踪方法。跟踪前,在初始帧视频图像中人工设定跟踪的目标位置和大小,然后在设定区域的图像范围内提取快速方向梯度直方图特征,计算滤波器的初始系数。后续帧中,以上一帧的目标位置为中心,将目标范围扩大1.5倍作为目标搜索区域,计算相关滤波器响应和峰值旁瓣比,以响应最大值所对应的位置作为新的目标位置,并根据滤波器响应的峰值裕度判断是否更新相关滤波器系数,重复此过程,直到最后一帧结束。本发明采用相关滤波的方法跟踪目标,将时域中的卷积计算转换到频域中进行计算,减小了计算量,对遮挡、运动模糊、光照等问题有很强的适应性,跟踪效果良好。
Description
技术领域
本发明属于计算机视觉领域,涉及一种基于相关滤波的视觉目标跟踪方法。
背景技术
计算机视觉目标跟踪的任务是从连续的图像序列中跟踪指定的目标,常采用判别式方法,将目标作为正样本,背景作为负样本,训练分类器来区分目标和背景,因此在处理复杂的场景时具有较好的健壮性。其中基于相关滤波的目标跟踪方法,利用循环矩阵的性质,通过傅里叶变换将时域的卷积计算转换为频域中的乘积计算,跟踪速度快。由于相关滤波使用上一帧的跟踪结果训练下一帧的滤波模板,遮挡、运动模糊、光照变化等因素会污染相关滤波的模板,影响目标跟踪效果,因此传统的相关滤波目标跟踪方法容易出现跟踪漂移进而丢失目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一种视频图像目标的跟踪方法,提取图像快速方向梯度直方图特征,并根据相关滤波器响应峰值裕度判断是否需要更新模板,提高跟踪方法对遮挡、运动模糊、光照等问题的适应性,达到实时准确跟踪的效果。
本发明公开了一种视频图像目标的跟踪方法,具体步骤包括:
步骤一,在初始视频图像中输入矩形框,初步设定跟踪目标的初始位置P1和大小Sp;
步骤二,记初始帧为第一帧,以第一帧图像的目标位置P1为中心,获取大小为Sp的图像块X1,提取图像块X1的快速方向梯度特征,并根据快速方向梯度直方图特征计算得到滤波器的初始系数α1;
步骤四,寻找滤波器响应f2的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧的目标位置P2,再以P2为中心获取大小为Sp的图像块X2,提取图像块X2的快速方向梯度特征,以快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数α2;
步骤六,寻找滤波器响应fi的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧目标位置Pi,根据滤波器相关响应的峰值旁瓣比判断响应否可信;若可信,以Pi为中心获取大小为Sp的图像块Xi,提取图像块Xi的快速方向梯度特征,并以快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数αi;否则,保持原滤波器系数不变;
步骤七,判断当前帧是否为待跟踪图像序列的最后一帧,若是最后一帧,则结束跟踪;否则令i=i+1,重复执行步骤五。
附图说明
图1是本发明提出的视频图像目标的跟踪方法流程图
图2是本发明实施例目标选取示意图
图3是本发明实施例目标位置更新流程示意图
图4是本发明实施例目标跟踪轨迹图
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。本实施例所述实验使用摄像头OV7670采集图像序列,其分辨率640*480,帧率为30fps,所采集的图像序列在一台处理器主频3.2Ghz内存4GB的PC机上,在python环境中完成跟踪。
本发明公开的一种视频图像目标的跟踪方法的流程如图1所示,具体的跟踪步骤如下:
步骤一,在初始视频图像中输入矩形框,如图2所示,矩形框中心像素坐标(117,217)即目标初始位置P1,矩形框宽79像素、高108像素即目标初始大小Sp;
步骤二,记初始帧为第一帧,以第一帧图像的目标位置P1为中心,获取大小为Sp的图像块X1,提取图像块X1的快速方向梯度特征,并根据快速方向梯度直方图特征计算得到滤波器的初始系数α1;
步骤四,寻找滤波器响应f2的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧的目标位置P2,再以P2为中心获取大小为Sp的图像块X2,提取图像块X2的快速方向梯度特征,以快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数α2;
步骤六,寻找滤波器响应fi的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧目标位置Pi,比较其峰值旁瓣比和每帧的峰值旁瓣比的均值若则认为该响应不可信,在后续Mr计算中舍弃其中or为设定参数;否则,认为响应可信,以Pi为中心获取大小为Sp的图像块Xi,提取图像块Xi的快速方向梯度特征,以快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数αi;
步骤七,判断当前帧是否为待跟踪图像序列的最后一帧,若是最后一帧,则结束跟踪;否则令i=i+1,重复执行步骤五。
本实施例目标位置更新过程如图3所示,当前帧为第i帧,Pi-1即第i-1帧目标位置,在当前帧,以Pi-1为中心,以比Sp范围大1.5倍的图像块Zi作为搜索区域,计算得到相关滤波器响应fi,滤波器响应fi的最大值点即当前帧的目标位置Pi。
本实施例目标跟踪轨迹如图4所示,目标为图中人物头部,其运动轨迹为图中曲线,跟踪得到的目标位置在图中矩形框中心,***处理帧率为142fps。
Claims (2)
1.一种视频图像目标的快速跟踪方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一,在初始视频图像中输入矩形框,初步设定跟踪目标的初始位置P1和大小Sp;
步骤二,记初始帧为第一帧,以第一帧图像的目标位置P1为中心,获取大小为Sp的图像块X1,提取图像块X1的快速方向梯度特征,并根据快速方向梯度直方图特征计算得到滤波器的初始系数α1;
步骤四,寻找滤波器响应f2的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧的目标位置P2,再以P2为中心获取大小为Sp的图像块X2,提取图像块X2的快速方向梯度特征,以X2的快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数α2;
步骤六,寻找滤波器响应fi的最大值,并以最大值所对应的位置作为当前帧目标位置Pi,根据滤波器相关响应的峰值旁瓣比判断响应否可信;若可信,以Pi为中心获取大小为Sp的图像块Xi,并提取图像块Xi的快速方向梯度特征,以Xi的快速方向梯度直方图特征为输入特征,计算得到更新后的滤波器系数αi;否则,保持原滤波器系数不变;
步骤七,判断当前帧是否为待跟踪图像序列的最后一帧,若是最后一帧,则结束跟踪;否则令i=i+1,重复执行步骤五。
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