一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法
【专利摘要】本发明公开一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，具体包括四个步骤：直线段检测、直线段匹配、选取边界直线段以及形成三角形特征。本发明适用于视频跟踪领域，本发明提取的边界特征对于目标发生遮挡、形变情况具有较好的稳定性。
【专利说明】一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有组合属性的边界特征的提取方法，具体涉及一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法。
【背景技术】
[0002]直线段可以给出图像的几何形态的重要信息。首先，因为大部分人造物品都是由平滑表面构成；其次，许多形状可以用直线的形式进行描述，直线段可以作为低层特征对图片的信息进行提取，也可以用作基础工具来分析和检测更加复杂的形状。作为特征，它们可以被用于解决一些问题，例如立体声分析，物品的裂纹检测，图像压缩，以及卫星图片检索等。
[0003]直线段作为一种中层几何形状描述特征，常用于目标识别等视觉任务中。传统的直线段检测方法检测到的是图像中所有的直线段，而在目标跟踪中，我们只希望保留目标边界的直线段特征，如何有效的筛选掉背景以及目标纹理部分的直线段特征仍旧是需要解决的问题。
[0004]传统的直线段特征，只保留了直线段自身的信息，如长度、方向、位置等，是一种简单的底层特征，而在实际跟踪过程中，常常由于目标被遮挡或发生形变，而无法正确识别出直线段特征。
[0005]因此，提取一种在目标跟踪过程中具有较好鲁棒性的边界直线段特征是目前急需解决的问题。
【发明内容】
[0006]发明目的:本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法。
[0007]技术方案:本发明的一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，包括以下步骤:
[0008](I)直线段检测:计算一帧图像中各个像素点的梯度值，然后利用各像素的梯度幅度和梯度方向信息进行类聚以完成直线段检测；
[0009](2)直线段匹配:利用步骤(I)中的方法检测相邻帧图像的直线段，并将其与步骤(O中检测到的直线段进行匹配，其中，可利用直线段的长度、方向和中点位置以及梯度信息作为几何描述符来描述直线段，计算相似性度量函数，采用左右一致的匹配准则进行匹配；
[0010](3)选取边界直线段:在步骤(2)中将相邻两帧图像的直线段进行一致性匹配后，通过计算两条直线的匹配函数找到在不同帧之间匹配成功的直线段，以直线段两侧颜色的变化情况作为区分依据，其中一侧变化另一侧不变的直线段被检测为目标边界直线段，且舍弃其余的直线段；
[0011](4)形成三角形特征，在边界直线段属于目标的一侧，自定义高度，获取顶点位置，形成三角形区域，对于匹配成功的直线段，计算并记录前若干帧中一条直线段两侧的颜色均值。
[0012]进一步的，所述步骤(1)检测一帧图像中的所有直线段，包括目标边界、目标纹理、以及背景部分的直线段。
[0013]进一步的，所述步骤(1)中直线段检测的步骤具体包括有:
[0014](11)将同一帧图像中方向一致的联通像素聚集在一起，形成若干个直线制成区域；
[0015](12)—条直线段由端点、宽度或中点、角度、长度、宽度决定，可看作是矩形，将直线制成区域中的中心作为矩形的中心，将直线支撑区域中的长轴方向作为矩形的方向，然后找出最接近每个直线支撑区域的直线段；
[0016](13)通过直线支撑区域的信息检索直线段是否生效。
[0017]进一步的，所述步骤(2)中直线匹配的具体步骤如下:
[0018](21)计算步骤(1)中检测到的直线段的长度、中点、方向以及梯度幅度作为几何描述符；
[0019](22)计算相邻两帧待匹配直线段的长度、中点、方向和梯度幅度相似性度量函数，并加权得到匹配函数sm，sm由4个相似性度量函数加权得到；
[0020]直线段长度相似性度量函数:
[0021]
【权利要求】
1.一种附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，其特征在于包括以下步骤: (1)直线段检测:计算一帧图像中各个像素点的梯度值，然后利用各像素的梯度幅度和梯度方向信息进行类聚以完成直线段检测； (2)直线段匹配:利用步骤(1)中的方法检测相邻帧图像的直线段，并将其与步骤(1)中检测到的直线段进行匹配，其中，可利用直线段的长度、方向和中点位置以及梯度信息作为几何描述符来描述直线段，计算相似性度量函数，采用左右一致的匹配准则进行匹配； (3)选取边界直线段:在步骤(2)中将相邻两帧图像的直线段进行一致性匹配后，通过计算两条直线的匹配函数找到在不同帧之间匹配成功的直线段，以直线段两侧颜色的变化情况作为区分依据，其中一侧变化另一侧不变的直线段被检测为目标边界直线段，且舍弃其余的直线段； (4)形成三角形特征，在边界直线段属于目标的一侧，自定义高度，获取顶点位置，形成三角形区域，对于匹配成功的直线段，计算并记录前若干帧中一条直线段两侧的颜色均值。
2.根据权利要求1所述的附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，其特征在于:所述步骤(1)检测一帧图像中的所有直线段，包括目标边界、目标纹理、以及背景部分的直线段。
3.根据权利要求1所述的附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，其特征在于:所述步骤(1)中直线段检测的步骤具体包括有: (11)将同一帧图像中方向一致的联通像素聚集在一起，形成若干个直线支撑区域； (12)将直线支撑区域中的中心作为矩形的中心，将直线支撑区域中的长轴方向作为矩形的方向，然后找出最接近每个直线支撑区域的直线段，该直线段以其长度和宽度能够刚好覆盖直线支撑区域为准； (13)通过直线支撑区域的信息检索直线段是否生效，其中长度I以及联通点个数k满足阈值条件的直线段作为有效的检测。
4.根据权利要求1所述的附加三角形属性的直线边界特征的提取方法，其特征在于:所述步骤(2)中直线匹配的具体步骤如下: (21)计算出步骤(1)中检测到的直线段的长度、中点、方向以及梯度幅度作为几何描述符; (22)计算相邻两帧待匹配直线段的长度、中点、方向和梯度幅度相似性度量函数，并加权得到匹配函数sm，sm由4个相似性度量函数加权得到； 直线段长度相似性度量函数:
5.根据权利要求1所述的附加三角形属性的直线边界特征的提取，其特征在于:所述步骤(3)中选取边界直线段的具体步骤包括: (31)计算直线段上每一像素点两个方向上的颜色均值，具体做法为:对于匹配成功的直线段I，根据直线段I的斜率k把邻域平均分成两部分，假设I的逆时针方向为正方向，顺时针方向为负方向，此时计算直线段I上第i个像素点P正、负两个方向的颜色均值apip、apin: (32)计算同一帧图像中直线段I两侧的颜色均值:
【文档编号】G06T7/00GK103745464SQ201410000460
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】杨圆圆, 孟朝晖, 董丽丽, 严余龙 申请人:河海大学