[发明专利]一种基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法，涉及目标跟踪技术领域，包括如下步骤：首先，根据给定目标信息建立背景感知的核相关平移滤波器跟踪模型；然后，在预测平移位置的基础上添加额外的一维尺度滤波器，快速精准预测目标的尺度变化。该基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法，在基于背景感知的核相关滤波器基础上添加一维的尺度自适应滤波器，在解决相关滤波器边界效应的基础上，可以精准快速预测目标的位置及尺度变化；该方法在复杂跟踪场景下有很好的适应性。

主权项

1.一种基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一：图像预处理，对图像进行直方图均衡化处理，减小光照变化的影响；步骤二：获取初始帧数据以及目标信息，包括目标区域左上角坐标(x,y)，目标宽w和高h；步骤三：提取目标区域的特征图谱，获取目标区域快速梯度直方图特征(Fast Histogram of Oriented Gradient,FHOG)作为目标的特征图谱，用表示，下标j代表第j个训练样本，上标k代表第k个训练样本，K代表共K维特征；步骤四：建立基于背景感知的核相关滤波跟踪模型，消除边界效应，精准预测目标位置，利用背景感知的核相关滤波跟踪模型消除相关滤波的边界效应，预测目标的平移位置；背景感知的核相关滤波器h通过最小化期望输出与滤波器实际响应输出损失函数求得，损失函数如下式所示：上式P表示D×T二值矩阵，D表示原始目标矢量化单通道特征维度大小，T表示目标区域扩充后单通道的维度；λ表示正则化常数；[Vτ_j]代表特征图谱x_k第j次循环移位操作，y(j)代表期望输出y的第j个元素，上标T代表转置操作；通过转移上式到复频域，可以快速求解，转换公式如下：上式上标∧表示快速傅里叶变换，运算符表示为克罗内克积，I_K为K×K的单位矩阵，F为T×T的傅里叶变换系数矩阵；步骤五：建立一维尺度自适应滤波器预测目标尺度变化，在步骤四预测平移位置后，通过添加了一维尺度自适应滤波器，用于预测目标的尺度变化；通过最小化尺度滤波器h_s响应输出与对应期望输出g_s的损失函数，可以求得最优尺度滤波器h_s，损失函数定义如下：上式*为相关运算符，λ_s为正则项常数，通过频域投影可得h_s在频域的解为：接下来h_s采用如下更新方式进行更新：上式A_t,B_t为式(5‑1)分子和分母部分，下表t,t‑1代表当前帧图像和前一帧图像，η为学习率常数；可求得尺度滤波器h_s的响应输出Y_s为：上式I为当前输入目标区域。