一种基于曲率中心的跟踪局部被遮挡的物体的方法
【专利摘要】本发明揭露了一种基于曲率中心的跟踪局部被遮挡物体的方法，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；找到物体被遮挡部分与剩余部分曲率中心之间的联系；求出被遮挡部分的曲率中心的速度变化；建立预测模型跟踪局部被遮挡的物体。本发明通过基于曲率中心方法的实现了跟踪局部被遮挡的物体的效果，在减少算法复杂度的情况下，能够准确的跟踪到局部被遮挡的物体。
【专利说明】一种基于曲率中心的跟踪局部被遮挡的物体的方法
【【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)的跟踪局部被遮挡的物体的方法
【【背景技术】】
[0002]目前，目标的跟踪与识别已广泛应用于各个领域，如:安全监控、农作物生长速度测定、军事系统、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。实现目标跟踪识别的方法主要有基于衬比度的方法、差分阈值法、质心法、相关法、特征识别法等。其中基于目标特征的方法是当前的研究热点。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，目前存在的跟踪算法对像素变化非常敏感，如当光照变化，物体被遮挡时或者物体互相重叠时，大多数跟踪算法碰到这种情况往往会丢失跟踪目标。
[0003]Steiner点是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。近年来Steiner点在图像领域得到迅速的发展，提取物体的边界、利用Steiner点进行图像的反模糊化等等。
[0004]在实现本发明的过程中，发明人利用Steiner点来跟踪局部被遮挡的物体的方法，主要解决了两个问题，即:1)找到到物体被遮挡部分与剩余部分Steiner点之间的联系，并能求解未被遮挡物体的Steiner点,进而跟踪物体。2)利用Steiner点减少了计算的复杂性。
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【发明内容】
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[0005]本发明的目的在于提供一种基于`Steiner点的跟踪局部被遮挡的物体的方法，所述基于Steiner点对局部被遮挡的物体的跟踪的方法，能够准确的跟踪到被局部被遮挡的移动物体，并且降低了计算的复杂性。
[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点的跟踪局部被遮挡的物体的方法，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Steiner点；找到物体被遮挡部分与剩余部分Steiner点之间的联系；求出被遮挡物体Steiner点的速度变化；建立预测模型进而跟踪局部被遮挡的物体。
[0007]设Kn为η维欧式空间Rn上的非空有界闭子集，Kn被赋予线性结构，即集合Kn满足加法和数乘的封闭性。设Slri为空间Rn上的一个单位球面，C(Slri)是Slri到R的连续函数空间，对C(Slri)可以赋予一个上确界泛输，如:对A e Kn，定义A的支撑函数为:
[0008]hA:Sn 1 — R, e — max {〈a, e>:a e A}
[0009]其中〈，> 表示空间上的内积运算，e为单位向量。[0010]映射A — hA是一一映射，即每一个闭凸集都可以用它的支撑函数唯一地表示。
[0011]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={Pl，P2,…ΡΜ};则通过支持函数可的物体P的Steiner点为:
[0012]
【权利要求】
1.一种基于曲率中心(Steiner点)的跟踪局部被遮挡的物体的方法，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； 找到物体被遮挡部分与剩余部分Steiner点之间的联系； 求出被遮挡部分的Steiner点的速度变化； 建立预测模型跟踪局部被遮挡的物体。
2.根据权利要求1所述的一种基于Steiner点的跟踪局部被遮挡的物体的方法，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: 设Kn为η维欧式空间Rn上的非空有界闭子集，Kn被赋予线性结构，即集合Kn满足加法和数乘的封闭性；设S-1为空间Rn上的一个单位球面，C(Slri)是Slri到R的连续函数空间，对C (Slri)可以赋予一个上确界泛输，如:对A e Kn，定义A的支撑函数为:hA:Sn 1 — R, e — max {〈a, e>:a ∈ A} 其中〈，> 表示空间上的内积运算，e为单位向量； 映射A — hA是一一映射，即每一个闭凸集都可以用它的支撑函数唯一地表示； 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, “.ΡΜ};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点的跟踪局部被遮挡的物体的方法，其特征在于，找到物体被遮挡部分与剩余部分Steiner点之间的联系； 对于一帧图像，P是一图像里的一个移动物体的凸包A和P2分别是被遮挡部分和没有被遮挡部分，则物体被遮挡部分与剩余部分Steiner点之间的联系:s (P) =s (P1)+s (P2)-S (P1 η P2) 其中“ η ”表示集合P1和P2的交集； 实际上s(Pi η P2)表示运动物体与遮挡物交接的边沿部分；因此，当知道物体整体Steiner点时，即知道S (P)，知道未被遮挡部分Steiner点时，即S (P2)，就可以求出物体被遮挡部分的Steiner点。
4.根据权利要求1所述的一种基于Steiner点的跟踪局部被遮挡的物体的方法，其特征在于，求出被遮挡物体未被遮挡部分的Steiner点的速度变化； 对于一个移动的目标P，遇到障碍物M，当它渐渐的被M的过程中，未被遮挡部分的Steiner点的速度变化为:
St (P)=V-Sd(P) 其中V为物体移动的速度，Sd(P)为物体被遮挡时Steiner点向后偏移的速度。如果物体以匀速运动，则物体的未被遮挡部分的Steiner点的运行也是匀速的。
5.根据权利要求4所述的计算出未被遮挡部分Steiner点的速度的的方法,其特征在于，建立预测模型跟踪局部被遮挡的物体；利用牛顿金典力学公式，当物体以速度V运动时，未被遮挡部分的Steiner点时按速度St(p)运动；物体运行的时间为t.则物体的位置为:S=St(p)Xt.可以求出物体的运动轨迹。
【文档编号】G06T7/20GK103871083SQ201410126651
【公开日】2014年6月18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