[发明专利]一种基于双模板尺度自适应相关滤波目标跟踪方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于双模板尺度自适应相关滤波目标跟踪方法及系统。其方法包括根据初始帧目标尺寸确定搜索框尺寸及平移高斯型标签、确定平移滤波器和尺度滤波器模板、判断小模板平移滤波器响应峰值是否满足需求、判断大模板平移滤波器响应峰值是否满足需求、根据平移滤波器预测目标中心在当前帧的位置、根据尺度滤波器更新尺度因子。本发明的方法及系统解决了目标快速运动和背景杂乱情况时，跟踪器性能不稳定的问题的技术问题。

主权项

1.一种基于双模板尺度自适应相关滤波目标跟踪方法，其特征在于包括以下步骤：根据初始帧目标尺寸确定搜索框尺寸及平移高斯型标签：读取视频序列第1帧，根据目标尺寸(high,width)计算小模板和大模板的搜索框尺寸，分别表示为window_sz_small和window_sz_big，根据搜索框尺寸window_sz_small和window_sz_big确定平移高斯型标签yf_small、yf_big；确定平移滤波器和尺度滤波器模板：在目标中心位置(x_n,y_n)，根据搜索框大小和尺度因子currentScaleFactor截取图像块patch_small_for_train_n和patch_big_for_train_n，其中n表示帧数；分别提取图像块特征，添加余弦窗得到平移特征样本xf_small_for_train_n、xf_big_for_train_n，利用平移高斯型标签和平移特征样本得到两个不同尺寸的平移滤波器模板，用α_small、α_big表示；创建N个尺度等级的尺度高斯标签ysf，其中N值事先设置，在目标中心位置(x_n,y_n)，根据搜索框尺寸和尺度因子currentScaleFactor截取N个不同尺寸的图像块，记为patch_for_scale_train_i_n，其中i表示尺度等级，1≤i≤N；提取图像块特征得到尺度特征样本xsf_for_train_i_n，利用尺度高斯标签和尺度特征样本训练得到尺度滤波器模板A和B；判断小模板平移滤波器响应峰值是否满足需求：令n＝n+1，读取视频序列第n帧，在第n‑1帧目标中心位置(x_n‑1,y_n‑1)，按照搜索框尺寸window_sz_small和尺度因子currentScaleFactor截取图像块patch_small_for_det_n，提取图像特征并添加余弦窗得到待检测平移特征样本zf_small_for_det_n，利用平移模板α_small计算得到响应输出矩阵response_small以及响应峰值max_response_small；判断响应峰值max_response_small是否大于事先设置的响应峰值阈值T，若是，则判定小模板平移滤波器响应峰值满足需求，令响应输出矩阵response＝response_small，响应峰值max_response＝max_response_small，进入步骤：预测目标中心在当前帧的位置，否则判定小模板平移滤波器响应峰值不满足需求，进入步骤：判断大模板平移滤波器响应峰值是否满足需求；判断大模板平移滤波器响应峰值是否满足需求：在第n‑1帧目标中心位置(x_n‑1,y_n‑1)，按照搜索框尺寸window_sz_big和尺度因子currentScaleFactor截取图像块patch_big_for_det_n，提取图像特征并添加余弦窗得到待检测平移特征样本zf_big_for_det_n，利用平移模板α_big计算得到响应输出矩阵response_big以及响应峰值max_response_big；判断响应峰值max_response_big是否大于小模板的响应峰值max_response_small，若是，则判定采用大模板平移滤波器，令响应输出矩阵response＝response_big，响应峰值max_response＝max_response_big；否则判定采用小模板平移滤波器，令响应输出矩阵response＝response_small，响应峰值max_response＝max_response_small；根据平移滤波器预测目标中心在当前帧的位置：根据平移滤波器的响应输出峰值max_response在响应输出矩阵response中的位置，预测目标中心在当前第n帧的位置(x_n,y_n)；根据尺度滤波器更新尺度因子：在平移预测的目标中心位置(x_n,y_n)，根据当前尺度因子currentScaleFactor截取N个不同尺寸的图像块，记为patch_for_scale_det_i_n；提取图像块特征得到尺度特征样本xsf_for_det_i_n，根据图像块尺度特征样本组成待检测尺度特征样本Z＝zsf，利用尺度模板A和B计算得到相应输出矩阵response_scale以及响应峰值max_response_scale，令尺度因子currentScaleFactor＝max_response_scale，返回步骤：确定平移滤波器和尺度滤波器模板。