[发明专利]一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法

权利要求书

1.一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法，其特征在于，设对某一固定视场持续采集图像，该方法包括以下步骤：

(1)将第1帧图像分割成M×N的方格区域，并提取整张图像的FAST角点，确定存在角点的方格区域为第3帧图像的感兴趣区域；

(2)统计第1帧图像中所有第3帧图像的感兴趣区域的角点数目，选择角点数目最多的三个所述第3帧图像的感兴趣区域作为三角匹配的三个模板区域，对第1帧图像和第2帧图像进行三角匹配，得到第1帧图像和第2帧图像的位移关系；

根据第1帧图像和第2帧图像的位移关系，更新第2帧图像中的三个模板区域，取i＝3，进入步骤(3)；

(3)基于第i-1帧图像中的三个模板区域，对第i帧图像和第i-1帧图像进行三角匹配，获得第i帧图像和第i-1帧图像的位移关系，进而获得第i帧图像和第i-2帧图像的位移关系；

根据第i帧图像和第i-1帧图像的位移关系，更新第i帧图像中的模板区域；

(4)若i＝3，根据第1帧图像和第2帧图像的位移关系、第2帧图像和第3帧图像的位移关系，矫正第3帧图像的感兴趣区域；若i≥4，根据第i帧图像和第i-1帧图像的位移关系，矫正第i帧图像的感兴趣区域；

(5)在矫正后的第i帧图像中的感兴趣区域内提取FAST角点，并分别以每一个FAST角点为中心，构建设定边长的正方形候选区；根据第i帧图像和第i-2帧图像的位移关系，获得第i帧图像中所有候选区在第i-2帧图像中的对应区域，并计算第i帧图像中每个候选区与其在第i-2帧图像中的对应区域的结构相似性；

(6)在第i帧图像中，筛选结构相似性小于预设的第一阈值的候选区且取并，合成若干个较大区域，作为下一帧图像的感兴趣区域；筛选结构相似性小于预设的第二阈值的候选区且取并，合成若干个较大区域，作为当前帧的目标检测区域；筛选结构相似性大于等于预设的第一阈值的候选区，直接判定为背景区域滤除；

(7)对步骤(6)获得的第i帧图像的所有目标检测区域进行局部图像帧差，提取第i帧图像中的动目标的外接矩形作为局部图像帧差结果；

(8)融合第i帧图像的局部图像帧差结果与第i-1帧图像中的疑似目标结果，获得第i帧图像的疑似目标结果；

(9)取i＝i+1，重复执行步骤(3)-(8)，直到达到预设的最大检测帧数，确定视场中所有动目标；

(10)采用FDSST稳定跟踪动目标，如果动目标尺度小于设定的尺寸，则采用多级滤波在动目标局部区域进行重检，确保能稳定跟踪目标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述第i-1帧图像中的三个模板区域表示为：

A_j(i-1)＝(x_j(i-1),y_j(i-1),M,N),j＝1,2,3

其中，A_j(i-1)代表第i-1帧图像第j个模板区域，x_j(i-1),y_j(i-1)分别代表该模板区域的左上顶点的x轴和y轴坐标。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三角匹配的方法为：

保持第i-1帧图像的三个模板区域位置关系不变，在第i帧图像中设定范围内进行模板匹配，取位置误差绝对值最小时的水平和垂直方向上的位移作为第i帧图像和第i-1帧图像的位移关系。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，第i帧图像和第i-1帧图像的位移关系的计算公式为：

式中，P_i(x,y)代表第i帧图像在坐标(x,y)处的灰度值，Δx(i-1),Δy(i-1)分别为第i帧图像相对第i-1帧图像在水平和垂直方向上的位移。