[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

说明书

本发明公开了一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法，属于地面动目标检测技术领域，包括：提取第一帧图像中的FAST角点，通过角点筛选出三角匹配区域，并通过三角匹配完成帧帧图像的配准。从第三帧图像开始检测目标，提取每张图像的FAST角点，以角点为中心构造候选区，计算候选区与隔帧图像对应区域的结构相似性，滤除结构相似性过大的背景，并筛选出下一帧图像的感兴趣区域和当前帧图像的目标检测区域，在局部区域进行动目标检测；帧帧图像处理过程中采用多帧融合提高目标捕获的准确性，采用相关滤波跟踪与小目标重检结合的方法稳定跟踪目标。本发明解决了动平台动目标检测中无法在大视场图像中快速检测到移动目标并稳定跟踪的技术问题。

技术领域

本发明涉及地面动目标检测技术领域，更具体地，涉及一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法。

背景技术

动平台动目标地面背景下可见光图像的多目标捕获与跟踪往往由于地面背景环境复杂多变、高分辨率图像覆盖的范围大、目标数量不唯一等多种问题而无法有效捕获目标，并且，在检测阶段，需要检测目标的图像范围极大，且地面战场环境复杂多变，加上在检测初级阶段目标往往处在较远的地方，纹理信息不足，也无法提取有效的特征点用于目标检测，因此，目标检测难度极大。

传统的运动目标检测方法，往往存在适用性差以及计算复杂度大等问题。如基于全局图像的精准配准方法——sift，surf配准，然后再在全局图像中做帧差的方法，存在计算量大，耗时长等缺点，且由于相邻帧间可能存在光照变化、图像噪声，在全局进行帧差计算，可能会存在大量虚警目标，无法在有限帧的图像处理中剔除这些虚警；此外，如光流法、背景建模法等运动目标检测方法，计算量大，根本无法满足战场实时性要求。目前的面向地面的车辆动目标检测技术中，由于平台移动，无法直接实现图像的帧差提取运动目标信息，且目标可能不唯一，无法在全局图像中检测到稳定的移动目标。

因此，有必要研究一种新的地面动目标检测方法，以大视场图像中快速稳定地检测及跟踪地面动目标，满足战场实时性要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法，其目的在于稳定地检测及跟踪地面动目标，由此解决在面向地面的动目标检测技术中，无法大视场图像中快速检测到移动目标并稳定跟踪的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种局部帧差和多帧融合的地面动目标检测与跟踪方法，设对某一固定视场持续采集若干帧图像，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；