[发明专利]基于核相关滤波跟踪的圆形目标尺度自适应跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于核相关滤波跟踪的圆形目标尺度自适应跟踪方法，首先，输入图像，调整图像的分辨率；其次，通过核相关滤波跟踪模型预测当前目标的跟踪区域；然后，根据目标区域获取自适应阈值集，获取目标边缘有效特征点并进行边缘拟合并修正跟踪区域位置及图像分辨率；最后，更新核相关滤波跟踪模型，进行下一次预测。本发明改进了核相关滤波跟踪的圆形目标尺度不能自适应改变的问题；提高跟踪模型的可靠性；提升了目标模型的在线训练速度以及检测速度，提升了跟踪的实时性。

技术领域

本发明属于图像目标跟踪领域，具体涉及一种基于核相关滤波跟踪的圆形目标尺度自适应跟踪方法。

背景技术

目标跟踪是对检测到目标区域进行特征建模，预测目标下一时刻的位置，进而更新跟踪目标模型，并继续预测目标下一时刻位置的过程。好的目标跟踪方法重点在于提高目标跟踪模型的鲁棒性、快速性以及准确性。

基于核相关滤波的目标跟踪方法具有跟踪速度快、跟踪精度高的特点，然而对于某些场景下，核相关滤波跟踪存在着较为明显的缺点：1、对于目标尺度变化较大的场景，跟踪效果较差，原因在于核相关滤波跟踪的跟踪窗口尺寸不变，若目标尺度变小，使得跟踪区域中引入大量背景干扰信息，污染跟踪模型；若目标尺度变大，使得跟踪区域中丢失目标部分信息，破坏跟踪模型，导致跟踪失败；2、无法判断跟踪失败，对于核相关滤波跟踪，由于采用在线训练建模的方式，无法判断当前模型是否正确，因而对于跟踪积累误差导致的跟踪失败现象无法判断；3、无法消除跟踪积累误差，易产生跟踪漂移，最终跟丢目标。另一方面针对空中加油的高动态、高危险性要求锥套目标的跟踪必须有很高的要求，要求锥套目标的跟踪可靠性要极高，对于目标跟踪处理时间要尽可能少，以保证很高的实时性，相比跟踪鲁棒性较高的TLD跟踪算法，核相关滤波跟踪的处理速度具有极为明显的优势，处理速度在ms级，而TLD处理速度在几十ms以上。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于核相关滤波跟踪的圆形目标尺度自适应跟踪方法，该方法自适应性强、可靠性高且处理时间短。

技术方案：本发明所述的一种基于核相关滤波跟踪的圆形目标尺度自适应跟踪方法，包括以下步骤：

(1)输入图像，并调整图像的分辨率；

(2)通过核相关滤波跟踪模型预测当前目标的跟踪区域；

(3)根据跟踪区域获取自适应候选阈值集；

(4)根据候选阈值进行跟踪有效性确认，并对目标边缘有效特征点进行边缘拟合；

(5)修正跟踪区域位置及图像分辨率；

(6)更新核相关滤波跟踪模型，行进下一次预测。

所述步骤(3)包括以下步骤：

(31)获取跟踪区域的灰度直方图，并对其进行平滑处理；

(32)求取平滑后灰度直方图的一阶导数图；

(33)根据灰度直方图的一阶导数图选取局部极小值作为候选阈值；

(34)满足步骤(33)所述的阈值t_i为有效阈值。

所述步骤(4)包括以下步骤：

(41)根据候选阈值集中的阈值对跟踪区域图像进行阈值分割，并进行形态学处理，去除掉噪声点的影响；

(42)通过提取阈值分割后的区域轮廓信息确定对应区域的边界信息和面积信息，进行形状、位置的有效性检验，将满足形状、位置条件检验的候选目标中面积最大区域作为最终拟合目标：

长宽比：面积比：

偏移度：

尺度比：