[发明专利]单一运动目标轨迹的跟踪与记录方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种计算机视觉领域中运动目标及其运动轨迹的跟踪技术，更确切的说，它涉及一种单一运动目标轨迹的跟踪与记录方法。

背景技术

运动目标的检测与跟踪是计算机视觉领域的核心课题之一，它融合了图像处理、模式识别、人工智能等相关领域的研究成果，在视频监控、机器人导航、视频传输、视频检索、医学图像分析、气象分析、智能交通等许多领域有着广泛的应用。

在智能交通管理系统中，车辆的实时检测与跟踪技术是智能交通系统的重要技术之一。计算机在不需要人的干预或者只需要很少干预的情况下，通过对摄像机拍录的视频序列进行分析，实现车辆的检测与跟踪。在此基础上分析和判断车辆的行为，并给出语意描述。做到了既能完成日常管理，又能在发生异常情况时及时做出反应，从而提供一种更加先进和可行的监控方案。

目前，如何有效降低视频的存储空间是运动视觉的重要研究内容，可是对分割出的单一运动目标记录方法的研究相对较少。一般是用avi格式的文件进行存储，其数据量相当大；近几年也有用MPEG1，MPEG2，H261，H263，MPEG4等方法进行视频压缩，其中MPEG4能够比较高效率的进行压缩和解压，压缩后的文件大约为原文件的30％，90分钟的视频影像大约需要300MB，但对硬件要求还是很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服目前运动目标及其运动轨迹的跟踪与记录占用存储空间大的问题，采用自编的计算机程序，和硬件系统相结合，提供一种单一运动目标轨迹的跟踪与记录方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。在硬件系统的支持下，单一运动目标轨迹的跟踪与记录方法采用下列步骤：

1)提取单一运动目标轮廓；

2)对单一运动目标轮廓进行模板匹配与运动轨迹记录。

技术方案中所述的提取单一运动目标轮廓要采用下列步骤：

1)提取单一运动目标视频的第t帧图像、第t-1帧图像与第t+1帧图像，其中，t是取大于零的自然数，以下相同；

2)对提取的单一运动目标的第t帧图像和第t-1帧图像进行差分运算，对提取的单一运动目标的第t帧图像和第t+1帧图像进行差分运算，即进行三帧差分运算；

3)对两帧进行差分后的图像进行“与”运算；

4)将“与”运算后的结果进行中值滤波；

5)根据中值滤波后所得的信息提取出部分单一运动目标的轮廓；

6)对提取出部分单一运动目标的轮廓取等距初始轮廓点；

7)求出单一运动目标视频的第t帧图像的边缘梯度信息，设定各项参数；

8)对步骤7)和步骤6)所得结果进行分析，利用snake方法收缩初始轮廓曲线；

9)提取出单一运动目标的实际轮廓。

技术方案中所述的对单一运动目标轮廓进行模板匹配与运动轨迹记录要采用下列步骤：

1)根据提取出的单一运动目标实际轮廓信息，找出单一运动目标的质心位置并进行存储；

2)对存储的质心位置信息做距离变换；

3)对步骤2)所得结果进行Hausdorff距离匹配；

4)判断Hausdorff距离匹配是否成功，如果判断的结果为“否”，则流程进入继续对该单一运动目标的下一帧图像做处理；如果判断的结果为“是”，则流程进入下一步骤；

5)判断Hausdorff距离匹配成功的次数是否超过阈值，如果判断的结果为“否”，则流程进入继续对该单一运动目标的下一帧图像做处理；如果判断的结果为“是”，则流程进入下一步骤；

6)将该单一运动目标的实际形状进行存储；

7)对该单一运动目标的下一帧图像做处理，即提取第t+1帧图像，按提取单一运动目标轮廓的流程求第t帧、t+1帧、t+2帧，再按对单一运动目标轮廓进行模板匹配与运动轨迹记录的方法进行匹配与存储，这样循环下去，进行单一运动目标轨迹的快速跟踪与记录。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.由于三帧差分算法的方法复杂度低，本发明在摄像头的帧数在25-30fps时，能够实现实时跟踪，满足一般监控的实时性要求；

2.参阅图8，单一运动目标轨迹的跟踪与记录方法是实现了一种只用两个文本文件就可对运动轨迹进行记录的方法，大大降低了运动目标轨迹记录存储容量，若对单一运动目标进行一年轨迹的跟踪与记录时，所需存储空间也仅为670MB左右，只需大约相当于通常视频文件万分之一的存储空间，很好地解决了关注目标行进轨迹的长时间跟踪时存储空间不足的问题。