[发明专利]一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法

说明书

本发明涉及一种运动目标跟踪方法，尤其涉及一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，其目的在于解决复杂背景下实时跟踪运动目标的难题，属于光信息处理及数字图像处理技术领域。

背景技术

目标跟踪是一项融合图像处理、模式识别、概率论及随机过程等多学科的复杂课题，其一直是计算机视觉领域的研究重点，广泛应用于航空航天、导弹制导、安防监控等领域。但由于成像视角、时间等变化引起光照的变化；不同时间内因相对运动造成目标成像发生旋转、缩放、形变的变化；目标高速运动造成的图像模糊等原因，使得运动目标实时跟踪十分困难。目前目标跟踪的方法主要有基于特征匹配、基于检测、基于滤波预测等三大类方法。其中比较优秀的有SIFT特征匹配、Meanshiff、粒子滤波等方法。其中SIFT特征匹配对目标旋转、缩放、变形等有很好的鲁棒性，但其计算量大，需要的存储空间也大；Meanshiff即均值漂移方法，使用核直方图作为目标模型可以抵抗部分边缘遮挡，但对全部遮挡失去鲁棒性；粒子滤波方法采用概率论方法预测目标位置，缺点是计算量大，定位精度不高。上述常用的方法均为纯数字处理，计算量大，造成实时跟踪困难。因此，本发明的一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，利用光电混合相结合结合的方法，兼有光学图像处理的高速、大容量、并行处理与数字处理技术的灵活性、精确性、可编程的优点，因此，跟踪精度高、时性好。

发明内容

为了克服运动目标跟踪中计算量大、跟踪困难、跟踪实时性差的难题，本发明的一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，其目的在于解决复杂背景下实时跟踪运动目标的难题。

本发明的一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，技术特点是采用光学相关处理与数字处理相结合的混合处理方法。为达到上述目的，本发明的构思是：对高速CCD采集到的图像序列进行光学联合变换，然后获得两幅相邻序列图像的互相关峰，通过质心算法提取出互相关峰的质心坐标，即相邻目标图像的位置，就可以知道相邻目标图像之间的运动位移矢量，进而可以计算出跟踪时间内目标的运动轨迹，实现高精度实时跟踪。

根据上述发明构思，一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，包含以下步骤：

步骤(1)首先利用高速CCD图像传感器获得目标的图像序列，将其存储在计算机1中，并将相邻图像并排输入到空间光调制器1中，其中当前帧为参考图像，下一帧为输入图像(目标图像)。

步骤(2)经过透镜1准直的激光(laser)照射空间光调制器1，并通过傅里叶变换透镜2，在其傅里叶透镜输出面上用CCD1探测器记录参考图像和目标图像的联合变换功率谱。

步骤(3)将该功率谱输入到计算机2内，经数字处理器处理再输入到空间光调制器2中，经另一路激光照射空间光调制器2和傅里叶变换透镜3，由CCD2探测器记录其相关峰。

步骤(4)探测并处理互相关峰的质心坐标，即目标图像和参考图像的质心坐标，即可以知道相邻两帧之间的相对运动矢量。

步骤(5)不断以下一帧代替当前帧作为参考图像，探测出序列图像的质心位置，即可处理出目标的运动轨迹，实现实时跟踪。

该方法同时兼有光学图像处理的高速(基本上按光速进行)、大容量、并行处理与数字处理技术的灵活性、精确性、可编程的优点，因此目标跟踪精度高、实时性好。

一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法，其主要包括由：高速CCD、CCD1、CCD2、激光器(laser)、透镜1、透镜2、透镜3、空间光调制器1、空间光调制器2、计算机1、计算机2、数字处理器组成。

所述高速CCD用于获取目标图像序列。

所述探测器CCD1、CCD2用于探测联合图像功率谱和相关峰。

所述数字处理用于数字处理出目标质心位置。

所述空间光调制器1和2用于显示图像。

所述激光用作系统的光源。

附图说明

图1是本发明的基本原理图。

图2是目标跟踪时间位移曲线图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进行详述，但本发明绝非仅限所介绍的实施例。

如图1所示，一种光电混合联合变换相关的运动目标跟踪方法包括以下步骤：

步骤(1)首先利用高速CCD图像传感器获得目标的图像序列，存储在计算机1中，并将相邻图像并排输入到空间光调制器1中，其中当前帧为参考图像r(x，y)，下一帧为输入图像(目标图像)t(x，y)，所以联合图像为r(x，y)+t(x，y)。