一种基于曲率中心的预测与跟踪移动物体的方法
【专利摘要】本发明揭露了一种基于曲率中心的预测和跟踪移动物体的方法，所述方法包括对视频中移动目标进行处理，通过支撑函数计算一帧图像中移动目标的曲率中心；把得到的曲率中心加上时间轴，推广到时空域上；建立运动预测模型，能通过当前帧预测下一帧移动目标的曲率中心的具体位置；建立映射模型，把二维预测到的目标曲率中心坐标转化到三维现实空间中。本发明通过基于曲率中心的方法实现了对移动目标进行预测及跟踪的效果，能快速并且准确的预测到物体的移动轨迹，并且能反应物体在三维空间中真实的运动轨迹。
【专利说明】一种基于曲率中心的预测与跟踪移动物体的方法
【【技术领域】】
[0001]本发明涉及视频跟踪领域，特别涉及一种基于曲率中心(Steiner点)的预测和跟踪移动目标的方法。
【【背景技术】】
[0002]基于特征点的运动目标的检测和跟踪是计算机视觉研究的重要内容，它在航空航天、智能机器人、自动监控系统、医学图像分析以及视频压缩等领域都具有广泛的应用。特征点能代表运动物体的局部或全局信息，能很好的反应物体的运行信息。但是，目前来看，这些现存的基于特征点的跟踪算法都有两个不足:1)这些基于特征点的目标跟踪算法只能跟踪到2D平面的运动轨迹，而往往二维图像平面不能反映真实空间中物体的运动轨迹。2)在目标跟踪中，现存的方法计算每一帧的特征点进行跟踪，这样先验知识并没有利用到，增加了计算的复杂性。
[0003]Steiner点事一个物体的几何中心。由Shephard在1960年定义的，从此以后，Steiner点开始被关注并且用它来解决各种各样的问题。它只与物体的凸包有关，并且可以通过支持函数来计算。而支撑函数的计算复杂性是O(n)。Steiner点具有很好的代数性质，例如连续性、旋转不变性、可加性等。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人利用Steiner点来预测和跟踪移动目标，主要解决上面提到的两个问题，即:1)找到二维到三维的映射函数，能还原真实空间中移动目标的轨迹。2)减少计算的复杂度，利用先验知识来预测物体的位置，提高预测的准确性。
【
【发明内容】
】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于曲率中心(Steiner点)的预测和跟踪移动目标的方法，所述基于Steiner点对移动目标进行预测及跟踪的方法，能快速并且准确的预测到物体的移动轨迹，并且通过映射函数能反应物体在三维空间中真实的运动轨迹。
[0006]为了达到本发明的目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种基于Steiner点的预测和跟踪移动目标的方法，所述方法包括:对视频中移动目标进行处理，通过支撑函数计算一帧图像中移动目标的Steiner点；基于得到的Steiner点加上时间轴,推广到时空域上；建立运动预测模型，能通过当前帧预测下一帧移动目标的Steiner点的具体位置；建立映射模型，把二维预测到的目标Steiner点坐标映射到三维现实空间中。
[0007]对于一帧图像，P是一图像里的一个移动物体的凸包；凸包卩有M个顶点即P =(P1, P2,...PmI ;则通过支持函数可的物体P的Steiner点为:
[0008]
【权利要求】
1.一种基于曲率中心(Steiner点)的预测和跟踪移动目标的方法，其特征在于，所述方法包括: 对视频中移动目标进行处理，通过支撑函数计算一帧图像中移动目标的Steiner点； 基于得到的Steiner点加上时间轴，推广到时空域上； 建立运动预测模型，能通过当前帧预测下一帧移动目标的Steiner点的具体位置； 建立映射模型，把二维预测到的目标Steiner点坐标映射到三维现实空间中。
2.根据权利要求1所述的一种基于Steiner点的方法，其特征在于，所述对视频中移动目标进行处理，通过支撑函数计算一帧图像中移动目标的Steiner点: 对于一帧图像，P是一图像里的一个移动物体的凸包；凸包P有M个顶点即P = (P1,P2,...pM};则通过支持函数可的物体P的Steiner点为:
3.根据权利要求1所述的一种基于Steiner点的预测和跟踪移动目标的方法，其特征在于，基于得到的Steiner点加上时间轴，推广到时空域上，则时空域上的移动Steiner点为
4.根据权利要求1所述的一种基于Steiner点的预测和跟踪移动目标的方法，其特征在于，建立运动预测模型，能通过当前帧预测下一帧移动目标的Steiner点的具体位置: 位置向量xk在时间tk的时候是有五维向量组成,分别是Steiner点坐标位置(px,k，py,k)，转变角度Vk，物体的运动速度vk和运动半径Rk，即:
5.根据权利要求4所述的映射函数方法，其特征在于，求解映射矩阵H包括: 利用奇异值分解的方法求解映射矩阵H的三个最小特征值；并且最小特征值所对应的特征向量即为所要求求得映射矩阵。
【文档编号】G06T7/20GK103886605SQ201410126545
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】梁久祯, 王德江 申请人:江南大学