[发明专利]基于领域搜索策略的抗遮挡相关滤波跟踪方法

权利要求书

1.一种基于领域搜索策略的抗遮挡相关滤波跟踪方法，其特征在于，根据待跟踪目标的第二帧的目标响应值和面积比率首先将目标进行分类，然后判断当相邻五帧的目标响应值、目标的位移差以及峰值旁瓣比满足遮挡判据时，通过相关滤波器记录目标所在图像中的坐标位置，并启动基于相邻区域搜索策略的重检测机制检测潜在的目标，采用与目标框尺寸相同的滑动窗口对后续输入的每帧图像在所述目标所在图像中的坐标位置的周围区域进行循环移位并提取窗口内的图像特征，然后对每个滑动窗口进行相关滤波以得到每个窗口所对应的响应值，最后通过阈值判断，即最大的响应值得到滑动窗口内包含目标，并输出该滑动窗的坐标位置以重新初始化跟踪器；

所述的相关滤波器，采用KCF跟踪器框架中的运动相关滤波器，该运动相关滤波器通过以下方式构建得到：当所选择的目标框大小为M×N，首先利用循环移位来增加样本数量，得到样本x_m,n，其中：(m,n)∈{0,1,...,M-1}×{0,1,...,N-1}；在得到x_m,n后，通过岭回归最小化训练图像与回归目标之间的均方误差，得到运动相关滤波器w∈R^M×N，其中：φ表示映射到核空间；根据移位量给予训练图像高斯标签，移位量越小，则标签值越接近1，反之则接近0，λ为正则化参数；

重检测机制具体包括：

①首先确定目标被遮挡时的坐标(x,y)和目标框的宽度W_occ及高度H_occ；

②以目标框的宽度W_occ及高度H_occ为参照，构建以该坐标为中心的搜索区域S_search＝W_search×H_search＝AW_occ×BH_occ，其中：W_search和H_search是整个搜索区域S_search的宽度和高度，A和B分别是对应于宽度和高度的系数，即用于设定搜索范围；

③创建一个与目标边界框尺寸相同的滑动窗口，沿x和y方向进行循环移位，并提取窗内的图像特征，其中沿x和y方向的滑动步长Δ_x-step＝(W_search-W_occ)/M，Δ_y-step＝(H_search-H_occ)/N，其中：M和N是正整数，即用于设定循环移位的步长，即在整个搜索区域S_search中总共有(M+1)×(N+1)个滑动窗口。

2.根据权利要求1所述的抗遮挡相关滤波跟踪方法，其特征是，所述的目标所在图像中的坐标位置，通过相关滤波器针对输入的初始目标位置，在每一帧上对应上一帧的位置附近进行图像块卷积，卷积后的输出对应一个灰度响应图，灰度响应图中最大灰度的位置就是目标的新位置。

3.根据权利要求2所述的抗遮挡相关滤波跟踪方法，其特征是，将输入的图像和相关滤波器进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)转到傅里叶域，在该域中相关操作变为点积以显著提高计算效率：G＝F⊙H^*，其中：F＝F(f_im)和H＝F(h)分别为图像f_im和滤波器h转至傅里叶域，⊙和*分别为点乘操作和共轭转置，F()表示傅立叶变换；随后使用FFT的逆变换F^-1将G变回到空间域，得到响应图，整个过程的计算复杂度仅为O(PlogP)，其中：P为跟踪窗口中的像素数。

4.根据权利要求1所述的抗遮挡相关滤波跟踪方法，其特征是，所述的分类是指：参考响应值τ和面积比μ将目标分为四类，具体为：其中：a₁和b₁是设置的阈值，∩表示逻辑与运算，其阈值设置满足：其中：d₁＜d₂,d₃＜d₄,d₁＜d₃,d₂＜d₄。