一种结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方法
【专利摘要】一种结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方法，包括如下步骤：1)进行模板匹配获取目标位置，采用相关系数匹配方式来进行模板匹配；2)根据上一帧得到的圆心圈定检测范围；3)进行图像二值化，获取图像的轮廓图，通过创建包围闭合轮廓的圆来获得待选圆集；4)在待检测区域中获得半径最接近目标边长一半的圆形，获得目标圆并转化到全图片帧时的坐标，重复包括2)～3)在内之后的步骤；若没有找到，则重复包括1)～3)在内之后的步骤。本发明实时性良好、稳定性较好。
【专利说明】一种结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种运动目标航拍跟踪方法。
【背景技术】
[0002] 通常的，无人机通过GPS进行定位导航，然而GPS的精确范围有限，当无人机进入 目标一定范围内后，无人机便较难进行精确定位。且现有的目标跟踪算法种类繁多，目标运 动模型研宄如kalman预测跟踪，meanshift跟踪，粒子滤波跟踪等；目标表现模型研宄上 TrackingbyDetection成为视觉跟踪比较热门的话题，如EnsembleTracking、Support Vectortracking、IncrementalLeaningforVisualTracking及TLD等。但大多算法针对 特定场景或缺乏实时性及实用性。
[0003] 存在的技术缺陷为：实时性较差、稳定性较差。
【发明内容】
[0004] 为了克服已有运动目标航拍跟踪方法的实时性较差、稳定性较差的不足，本发明 提供了一种实时性良好、稳定性较好的结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方 法。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006] 一种结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方法，包括如下步骤：
[0007] 1)进行模板匹配获取目标位置
[0008] 模板匹配的过程通过在原图像即输入图像上滑动模板实时进行匹配，过程如下：
[0009] 假设原图像是一张p*q的图像I，有一张w*h的模板图像T，匹配的过程如下：
[0010] (I. 1)创建一个大小与I相同的结果图像R，令X= 0,y= 0 ;
[0011] (1. 2)从原图像S的左上角（X，y)开始，切割一块（X，y)至（x+w,y+h)的临时图像 S；
[0012] (1. 3)比较临时图像S和模板图像T的相似度，记为a;
[0013] (1. 4)相似度a就是结果图像R(x，y)处的像素值；
[0014] (1. 5)令X=x+1，y=y+Ι;
[0015] (1. 6)重复（1. 2)?（1. 6)的步骤直到X=p-w，y=q-h停止。
[0016] (1.7)遍历结果图像R，数值最大的点（m，n)即为目标正方形的左上顶点坐标，可 得目标中心的坐标c(x，y)为（m+w/2，n+h/2);
[0017] 采用相关系数匹配方式来进行模板匹配，通过匹配模板对其均值的相对值与图像 对其均值的相关值来实现，数值最大的为最优匹配。
[0018]
【权利要求】
1. 一种结合模板匹配和图像轮廓的运动目标航拍跟踪方法，其特征在于：所述跟踪方 法包括如下步骤： 1) 进行模板匹配获取目标位置 模板匹配的过程通过在原图像即输入图像上滑动模板实时进行匹配，过程如下： 假设原图像是一张P*q的图像I，有一张w*h的模板图像T，匹配的过程如下： (1. 1)创建一个大小与I相同的结果图像R，令x= 0,y= 0 ; (1. 2)从原图像S的左上角（X，y)开始，切割一块（X，y)至（x+w,y+h)的临时图像S; (1. 3)比较临时图像S和模板图像T的相似度，记为a; (1. 4)相似度a就是结果图像R(x，y)处的像素值； (1. 5)令x=x+1，y=y+1 ; (1. 6)重复（1. 2)?（1. 6)的步骤直到x=p-w，y=q-h停止； (1.7)遍历结果图像R，数值最大的点（m，n)即为目标正方形的左上顶点坐标，可得目 标中心的坐标c(x，y)为（m+w/2，n+h/2); 采用相关系数匹配方式来进行模板匹配，通过匹配模板对其均值的相对值与图像对其 均值的相关值来实现，数值最大的为最优匹配；
R(x，y)得出的结果即为流程中的相似度a，X'和x"表示模板矩阵的行号，y'和y"的 表不模板矩阵的列号； 模板匹配时，需要根据高度来调整模板的大小，当高度为h时，i= (x*Ir*Hr)Ah*Xr)， 对模板进行重置大小的操作，调整其边长为i，再进行模板匹配，获取目标正方形的中心 c(x,y)，所述中心c(x,y)为圆心； 2) 根据上一帧得到的圆心圈定检测范围 先要对目标半径进行更新，即当高度变为h时，实际长度为x时在视频中的目标长度i为
在拍摄高度为Hr时，获取边长Xr的长度在图像中的像素个数Ir; 据公式（2)得目标边长i，同时设定待检测区域，每获取一帧目标物在视频帧中最大相 对位移为maximove:
待检测区域为以上一帧目标圆心为中心，以maxImove/2*2=maximove为边长的区 域； 3) 进行图像二值化，获取图像的轮廓图，通过创建包围闭合轮廓的圆来获得待选圆集， 这些待选圆是包围轮廓的圆形边界框，这使得只要遮挡不截断目标的一个闭合轮廓连续区 域，目标圆就会持续存在； 4)在待检测区域中获得半径最接近目标边长一半的圆形，获得目标圆并转化到全图片 帧时的坐标，重复包括2)在内之后的步骤；若没有找到，则重复包括1)在内之后的步骤； 获得的目标圆表示，即实现目标跟踪。
【文档编号】G06T7/20GK104484868SQ201410525532
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月8日 优先权日:2014年10月8日
【发明者】汤帆扬, 陈胜勇, 谢榛 申请人:浙江工业大学