[发明专利]基于改进TLD的多目标追踪方法

摘要

本发明公开了一种基于改进TLD的多目标追踪方法，包括以下步骤：每当用户指定一个新目标，追踪管理模块即调用追踪建立功能，产生扫描窗集合；初始化独立多目标卡尔曼滤波器，获得第一帧图像；从第二帧图像开始，按照下述方法处理：调用滤波器对当前帧所有目标进行检测；调用追踪器对上一帧所有目标进行追踪；调用追踪整合功能，整合滤波器与追踪器的结果；调用追踪更新功能，更新滤波器；每当用户删除一个目标，追踪管理模块即调用追踪删除功能，删除相应的追踪过程。本发明的优点在于并利用追踪管理模块对独立多目标卡尔曼滤波器和多目标Median‑Flow追踪器进行整合，所以实现了支持对多个未知目标进行追踪的目的，而且处理速度高于TLD。

主权项

1.一种基于改进TLD的多目标追踪方法，通过多目标追踪系统完成，所述多目标追踪系统包括追踪管理模块、目标检测模块和目标追踪模块，追踪管理模块包括追踪建立功能、追踪整合功能、追踪更新功能和追踪删除功能，目标检测模块采用由多个相互独立的卡尔曼滤波器合并而成的独立多目标卡尔曼滤波器，目标追踪模块采用多目标Median‑Flow追踪器；其特征在于：所述多目标追踪方法包括以下步骤：(1)每当用户指定一个新目标，追踪管理模块即调用追踪建立功能，产生扫描窗集合；(2)目标检测模块初始化独立多目标卡尔曼滤波器，采用三维向量作为状态描述，获得第一帧图像；(3)从第二帧图像开始，按照下述方法处理：(3.1)追踪管理模块调用独立多目标卡尔曼滤波器对当前帧所有目标进行检测，首先依照步骤(1)产生的扫描窗集合建立扫描列表，表中每个元素代表对图像某区域的一次扫描，扫描元素包含：扫描包围框、均值特征、方差特征、图元差的方差；其中，均值特征与方差特征由扫描包围框切割出的图像元直接计算，图元差的方差通过以下方式得到：将扫描区域缩小到8×8尺寸，与特征列表中的标准图元作绝对减，计算绝对差的方差，即图元差的方差，其次计算所有扫描元素与相应特征元素的图元均值、图元方差的差，如果差的绝对值都小于某阈值，图元差的方差小于某阈值，保留该扫描元素；所有保留的扫描元素的包围框作为独立多目标卡尔曼滤波器的输出结果；(3.2)追踪管理模块调用多目标Median‑Flow追踪器对上一帧所有目标进行追踪，首先在上一帧所有目标的包围框内产生均匀的点集，再利用LK光流算法从前一帧图像追踪到当前帧，再从当前帧图像追踪到前一帧，并计算所有点的FB误差，排除掉每个目标的FB误差最大的一半追踪点，最后预测每个目标在当前帧的追踪包围框，根据剩余的追踪点相互间距离的变化决定每个包围框尺寸的缩放比例，根据追踪点的平均位移决定每个包围框的位移；(3.3)追踪管理模块调用追踪整合功能，整合独立多目标卡尔曼滤波器与多目标Median‑Flow追踪器的结果，如果独立多目标卡尔曼滤波器与多目标Median‑Flow追踪器都有输出结果，在检测包围框中寻找图元差的方差最小的框作为最佳检测包围框，计算最佳检测包围框与追踪包围框的均值，作为算法的最终输出包围框；如果多目标Median‑Flow追踪器没有输出结果而独立多目标卡尔曼滤波器有输出结果，在检测包围框中寻找图元差的方差最小的框作为算法的最终输出包围框；如果多目标Median‑Flow追踪器有输出结果而独立多目标卡尔曼滤波器没有输出结果，将追踪包围框作为算法的最终输出包围框；如果多目标Median‑Flow追踪器与独立多目标卡尔曼滤波器都没有输出结果，则认为目标在当前帧消失，向用户输出提示消息；(3.4)追踪管理模块调用追踪更新功能，更新独立多目标卡尔曼滤波器，对每个卡尔曼滤波器，如果当前帧检测到相应的目标，则利用其中图元差的方差最小的框更新该滤波器的参数；(4)每当用户删除一个目标，追踪管理模块即调用追踪删除功能，删除相应的追踪过程，包括：在画面中删去表示被删除目标的包围框；删除扫描窗集合中该目标所对应的所有扫描窗；从独立多目标卡尔曼滤波器的特征列表中删除该目标所对应的所有特征元素。