[发明专利]一种基于嵌入式系统的目标相关滤波跟踪方法

说明书

本发明涉及一种基于嵌入式系统的目标相关滤波跟踪方法，该方法包括下列步骤：1、优化程序内存分配；2、采用DMA进行目标图像截取；3、对目标图像进行特征提取；4、对目标HOG特征向量采用线性滤波器在频域中进行滤波。本发明采用高性能DSP作为嵌入式平台，通过优化程序内存分配提高软件整体实时性能；采用平台提供的DMA硬件接口对目标图像进行分块截取；对截取的目标图像提取特征，通过优化算法过程减少提取特征时间；采用线性滤波器对目标HOG特征向量进行滤波，在保证跟踪鲁棒性、准确性的同时，减少滤波时间。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种基于嵌入式系统的目标相关滤波跟踪方法。

背景技术

随着计算机技术的发展，机器学习理论逐渐被引入到目标跟踪领域。目标跟踪领域的基本要求是具有鲁棒性、准确性和实时性，原始的相关滤波跟踪算法，如KCF，实时性较高，但是跟踪性能略低；基于改进的相关滤波跟踪算法性能上有提高，但是其跟踪实时性较低。

发明内容

为了解决现有技术中的上述技术问题，本发明提出了一种基于嵌入式系统的目标相关滤波跟踪方法，以满足对运动目标跟踪的性能和实时性要求。

本发明的技术方案如下：

一种基于嵌入式系统的目标相关滤波跟踪方法，包括以下步骤：

步骤1、采用静态内存分配方式，确定对应数据的内存分配地址；

步骤2、根据图像中目标大小和位置确定截取区域，对目标图像进行截取，作为相关滤波跟踪算法的中间数据，传输到三级缓存空间中形成截取图；

步骤3、对所述截取图进行特征值提取，得到目标图像HOG特征向量；

步骤4、对所述目标图像HOG特征向量进行滤波处理，输出包括目标位置和大小在内的目标跟踪结果。

进一步地，确定对应数据的内存分配地址包括：

实时图像数据存储在外挂的存储器DDR当中；

相关滤波算法的中间数据存储在片内三级缓存空间中；

快速傅立叶变换的中间数据存储在片内二级缓存空间中。

进一步地，截取目标图像的方法包括：

1)在相关滤波跟踪处理初始化时，在DDR中开辟一块没有使用的全零空间；

2)根据给定的目标位置和大小，在目标图像中确定截取区域，通过DMA将截取区域的目标图像数据搬移到三级缓存空间中形成截取图；

3)当截取区域超出了目标图像范围时，对于超出目标图像范围的截取图部分，通过DMA将1)中全零的内存搬移至截取图中超出目标图像范围的部分。

进一步地，所述全零空间的大小为目标图像大小的两倍。

进一步地，步骤3具体包括：

1)对截取图进行梯度滤波，将得到的梯度进行角度划分后，根据角度进行累加，得到HOG特征向量；

2)对HOG特征向量进行归一化。

进一步地，所述角度划分以等间隔划分为多个角度bin，将所述梯度按角度累加到每个角度bin中，得到HOG特征向量。

进一步地，所述归一化包括，采用牛顿迭代法计算HOG特征向量平方和的平方根倒数；将HOG特征向量乘以对应向量的模的倒数得到归一化后的HOG特征向量。

进一步地，所述步骤4中采用核函数对归一化的对HOG特征向量进行滤波处理，其中z为待检测的归一化后的HOG特征向量，x为参考样本，F(*)为傅立叶变换，为互相关运算；k^xz为x与z的互相关核。