[发明专利]基于行为动线模型的视频中对象行为动态追踪系统及方法

权利要求书

1.一种基于行为动线模型的视频中对象行为动态追踪系统的动态追踪方法，其特征在于，所述的动态追踪系统包括：依次连接的数据接收与转换模块、角点提取模块、光流计算模块、角点距离检测模块、图像绘制模块与结果输出模块，其中：数据接收与转换模块采集视频数据并输出视频初始图帧信息，角点提取模块从视频图帧中提取角点信息以及视频图帧信息，光流计算模块根据角点信息与前一帧的图像计算得到当前帧的角点信息并将连续两帧图像中对应的角点信息输出至角点距离检测模块，角点距离检测模块根据预设值的距离参数评估对应角点距离并删除不符合要求的角点并将筛查后的连续两帧图像中对应的角点信息输出至图像绘制模块，图像绘制模块根据对应的角点信息将连续两帧图像中的对应角点进行连线绘制并生成角点行为动线，结果输出模块根据连续多帧的角点行为动线生成视频对象动态追踪的结果图像；

光流追踪算法，具体步骤包括：

i根据连续两帧图像相对应位置点处的灰度值不变假设得到：由泰勒展开公式，当：则得到光流方程：f_xu+f_yv+f_t＝0，其中：图像可以看成时间t的函数I(t)，在t时刻，图像中在(x,y)位置处的像素点的灰度值可表示为I(x,y，t)；在t+dt时刻，t时刻的(x,y)位置处的像素点运动到了(x+dx,y+dy)处，其灰度值可表示为I(x+dx,y+dy,t+dt)；

ii利用Lucas-Kanade方法，使用最小二乘法对一特定大小的邻域中的所有像素点构造光流方程，以求解光流方程中的未知参数u、v，即像素点在x和y方向上的运动速度，其中：fx和fy分别是图像灰度在x和y方向上的梯度，ft是图像灰度沿着时间的梯度；u、v是像素点在x和y方向上的运动速度，是待求的未知量；

iii通过连续使用LK算法求得从视频第一帧图像到最后一帧图像关键点的位置变化，从而实现光流追踪；

所述的光流追踪算法，当检测出的角点多于最大角点数，将取出最强，即角点检测算法计算的角点灰度梯度变化最大的最大角点数个角点；

所述的数据接收与转换模块包括：视频数据接收单元、视频数据图帧抽取单元，其中：视频数据接收单元与视频图帧抽取单元相连并传输视频信息，视频图帧抽取单元对视频数据抽取初始图帧并传输图帧信息；

所述的角点提取模块包括：图帧接收单元、角点计算单元，其中：图帧接收单元接收上一模块传入的视频图帧信息，与角点计算单元相连并传输视频图帧信息，角点计算单元根据预设值的角点计算参数计算接收的视频图帧上的角点信息；

所述的光流计算模块包括：图帧接收单元、角点接收单元、光流计算单元，其中：图帧接收单元接收上一模块传入的图帧信息，角点接收单元接收上一模块传入的角点信息，图帧接收单元与角点接收单元共同与光流计算单元相连并传输图帧和角点信息，光流计算单元根据前一帧、当前帧图像及前一帧角点信息计算当前帧角点信息；

所述的角点距离检测模块包括：角点信息接收单元、角点距离计算单元、角点保存单元，其中：角点信息接收单元接收上一模块传入的连续两帧图像上的角点信息，与角点距离计算单元相连并传输连续两帧对应角点位置信息，角点距离单元与角点保存单元相连并传输对应位置角点的距离信息，角点保存单元根据对应位置的角点距离信息选择需要保存下来的角点；

所述的图像绘制模块包括：角点信息接收单元、图帧接收单元、角点连线绘制单元，其中：角点信息接收单元与图帧接收单元接收上一模块传入的角点信息和图帧，共同与角点连线绘制单元相连并传输角点位置信息，角点连线单元根据对应角点位置绘制连线；

所述的结果输出模块包括：角点连线接收单元、图像生成单元、图像保存单元，其中：角点连线接收单元接收图像绘制模块传入的角度绘制连线，与图像生成单元相连并传输角点连线绘制信息，图像生成单元将角点绘制连线生成轨迹线绘制结果图像，与图像保存单元相连并传输结果图像信息，图像保存单元保存轨迹线绘制结果图像。