[发明专利]一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法

摘要

本发明属于运动目标的光电跟踪技术，具体涉及一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法。相关匹配跟踪方法分为目标模板尺寸变化准则、目标模板更新准则两个部分；（1）目标模板尺寸变化准则方法流程：根据前一帧原始模板按比例计算出放大模板和缩小模板；计算分别针对三种模板的匹配度并据此确定模板；（2）目标模板更新：首先在当前跟踪窗内从左上角开始以1个像素为步长选取和当前模板等大小的区域，逐个与当前模板进行匹配，按照步骤（1）中的匹配度计算公式计算出每一个匹配度cn，选择最大匹配度对应的区域作为最佳匹配区；然后设定第1帧以目标区域作为当前模板，之后计算每一帧得到更新的模板，通过上述两个步骤控制每一帧定位目标。

主权项

一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，应用于在真实环境中发生目标遮挡、目标姿态及尺寸变化、光线变化情况下的目标跟踪，跟踪目标大小大于5×5像素，其特征在于：相关匹配跟踪方法分为目标模板尺寸变化准则、目标模板更新准则两个部分；（1）目标模板尺寸变化准则方法流程：根据前一帧原始模板按比例计算出放大模板和缩小模板，设置三种缩放比例的模板——原始模板、放大模板、缩小模板；Step1.用设置好的三种模板与实时采集的当前图像进行匹配，计算分别针对三种模板的匹配度c0、c1、c2，计算公式如下： c ( m , n ) = Σ i = 0 K - 1 Σ j = 0 L - 1 s ( m + i , n + j ) t ( i , j ) Σ i = 0 K - 1 Σ j = 0 L - 1 s 2 ( m + i , n + j ) Σ i = 0 K - 1 Σ j = 0 L - 1 t 2 ( i , j ) 其中，K×L为模板大小，s(m+i,n+j)表示以(m,n)为当前图像中候选区域的左上角像素，t(i，j)为模板区域像素，μs、μt分别为当前图像候选区域灰度均值、目标模板灰度均值；Step2.当c0、c1、c2的值相互间差的绝对值不超过设定的判定阈值时，不更新模板，仍然使用原始模板；当c0、c1、c2的值相互间差的绝对值超过设定的判定阈值时，取最大匹配度对应的模板作为新的模板；（2）目标模板更新：首先在当前跟踪窗内从左上角开始以1个像素为步长选取和当前模板等大小的区域，逐个与当前模板进行匹配，按照步骤（1）中的匹配度计算公式计算出每一个匹配度cn，选择最大匹配度对应的区域作为最佳匹配区；然后设定第1 帧以目标区域作为当前模板，之后每一帧通过下述公式计算得到更新的模板： t n + 1 = λc max b n + ( 1 - λ c max ) t n if c max > τ t t n otherwise 其中，tn是当前模板内容，tn+1是更新的模板内容；cmax是步骤（1）中确定的目标与模板的最大匹配度；bn是当前跟踪窗中的最佳匹配区；τt为阈值；λ＝0~0.3，为加权系数；通过上述两个步骤控制每一帧定位目标。