一种利用背景信息间接跟踪目标的方法及系统与流程

本发明属于图像跟踪算法，具体涉及一种利用背景信息间接跟踪目标的方法及系统。

背景技术：

1、目前，目标检测技术常用于目标跟踪系统，而跟踪系统采用的输入图像有可见光图像和红外图像两种，其地面目标一般为车辆、建筑等目标。在跟踪系统中，通过操作人员初始锁定目标后，平台运动过程中可以识别出目标的具体位置。

2、在跟踪系统初期锁定目标时，由于地面场景复杂，跟踪系统和目标距离较远，而且目标成像像素较少，因此初期锁定时跟踪框位置与目标中心点位置可能有像素上的偏差，初期偏差积累到跟踪末期增大，进而影响命中概率。同时，随着跟踪系统与目标距离的逼近，由于逼近角度不同，跟踪场景中的仿射透视关系发生变化，目标周围背景与目标之间三维相对位置关系反应在二维平面图像上的相对位置关系会发生强烈变化，甚至发生目标融入背景、前景遮挡目标、目标脚下出现阴影等一系列复杂情况，导致跟踪中心点偏离目标中心甚至丢失目标。因此，在目标跟踪受到干扰导致目标丢失阶段，如何定位目标中心是目前面临的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，为解决运动平台下的目标定位的现有技术问题，即目标丢失或重捕阶段无法给出目标中心位置的技术问题，本发明提出了一种利用背景信息间接跟踪目标的方法及系统，本发明可应用在各类硬件跟踪系统上进行跟踪目标，经过跟踪系统半实物仿真验证以及飞行试验验证，本发明能够显著提高目标被干扰阶段的目标跟踪精度，进而提高跟踪系统准确跟踪目标概率。

2、为了到达预期效果，本发明采用了以下技术方案：

3、本发明公开了一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，包括：

4、s1.根据跟踪算法跟踪现有目标；

5、s2.检测现有目标是否丢失，当检测到现有目标丢失时，则检测现有目标是否发生运动；

6、s3.当检测到现有目标发生运动时，根据背景间接跟踪目标算法进行与运动目标对应的第一处理后输出现有目标中心位置；当检测到现有目标未发生运动时，根据背景间接跟踪目标算法进行与静止目标对应的第二处理后输出现有目标中心位置；

7、s4.根据现有目标中心位置调整跟踪视线，并检测现有目标是否已回到视场中心；

8、s5.当检测到现有目标已回到视场中心，则继续跟踪现有目标。

9、进一步地，在跟踪系统上并行运行跟踪算法和背景间接跟踪目标算法跟踪现有目标，同时跟踪系统提取现有目标特征点和背景特征点，再基于现有目标特征点和背景特征点建立现有目标与背景的对应关系矩阵和时间管道。

10、进一步地，当检测到现有目标未丢失时，则提取现有目标特征点并纳入现有目标与背景的对应关系矩阵进行迭代计算并继续跟踪现有目标。

11、进一步地，当跟踪系统的空间充足时，布设两套硬件电路，其中，一套硬件电路运行跟踪算法，另一套硬件电路运行背景间接跟踪目标算法；

12、当跟踪系统的空间不充足时，在跟踪系统上运行跟踪算法，在远程控制系统上运行背景间接跟踪目标算法。

13、进一步地，采用背景间接跟踪目标算法检测现有目标是否发生运动，所述背景间接跟踪目标算法在建模阶段的具体步骤包括：

14、对背景进行分块并在分块区域内提取测试目标特征点和测试背景特征点；

15、基于测试目标特征点和测试背景特征点建立测试目标与测试背景的对应关系矩阵和时间管道；

16、当测试目标特征点稳定存在且信噪比满足阈值时，将该测试目标特征点纳入测试目标与测试背景的对应关系矩阵进行迭代计算；

17、经过多次迭代计算得到最优对应关系矩阵，同时通过检测测试目标与测试背景的相对位置关系是否变换来检测测试目标是否发生运动。

18、进一步地，在迭代计算的过程中，第一固定间隔时间对测试目标与测试背景的对应关系矩阵系数进行更新。

19、进一步地，所述根据背景间接跟踪目标算法进行与运动目标对应的第一处理后输出现有目标中心位置的步骤包括：

20、提取现有目标图像前后帧特征点并进行匹配，且检测匹配成功后，将当前帧映射至第一关键帧，通过对比当前帧与背景模型以分割出前景，再并对背景模型进行更新，现有目标区域的运动前景即为当前帧中现有目标中心位置。

21、进一步地，所述根据背景间接跟踪目标算法进行与静止目标对应的第二处理后输出现有目标中心位置的步骤包括：

22、对背景进行分块并对分块区域进行背景特征点提取并与已建立的时间管道中记录的背景特征点进行匹配以确认当前帧可用背景特征点，基于当前帧可用背景特征点，利用现有目标与背景特征点对应关系矩阵给出当前帧中现有目标中心位置。

23、进一步地，在根据现有目标中心位置调整跟踪视线的同时，运行速度平滑算法以缓慢改变跟踪视线角速度。

24、本发明还公开一种利用背景信息间接跟踪目标的系统，包括：

25、采集模块，用于采集现有目标的图像；

26、跟踪模块，用于检测现有目标是否丢失，当检测到现有目标丢失时，则检测现有目标是否发生运动；当检测到现有目标发生运动时，根据背景间接跟踪目标算法进行与运动目标对应的第一处理后输出现有目标中心位置；当检测到现有目标未发生运动时，根据背景间接跟踪目标算法进行与静止目标对应的第二处理后输出现有目标中心位置；根据现有目标中心位置调整跟踪视线，并检测现有目标是否已回到视场中心；当检测到现有目标已回到视场中心，则继续跟踪现有目标。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种利用背景信息间接跟踪目标的方法及系统，本发明可应用在各类硬件跟踪系统上进行跟踪目标，经过跟踪系统半实物仿真验证以及飞行试验验证，本发明能够显著提高目标被干扰阶段的目标跟踪精度，进而提高跟踪系统准确跟踪目标概率。本发明的背景间接跟踪目标方法采用了特征点提取方法、时间管道建立和匹配方法、对应关系矩阵计算方法，本发明对于静止目标或运动目标均能给出解决方案，能够适应多种使用环境情况要求。本发明能够解决逼近过程中初始锁定误差累计或阴影出现造成的跟踪目标丢失问题。本发明能够在跟踪算法的目标丢失阶段给出目标中心位置，使重捕再跟踪的跟踪精度进一步提升，进而能够更加有效地且精准地跟踪目标。

技术特征：

1.一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，在跟踪系统上并行运行跟踪算法和背景间接跟踪目标算法跟踪现有目标，同时跟踪系统提取现有目标特征点和背景特征点，再基于现有目标特征点和背景特征点建立现有目标与背景的对应关系矩阵和时间管道。

3.如权利要求2所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，当检测到现有目标未丢失时，则提取现有目标特征点并纳入现有目标与背景的对应关系矩阵进行迭代计算并继续跟踪现有目标。

4.如权利要求2所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，

5.如权利要求2所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，采用背景间接跟踪目标算法检测现有目标是否发生运动，所述背景间接跟踪目标算法在建模阶段的具体步骤包括：

6.如权利要求5所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，在迭代计算的过程中，第一固定间隔时间对测试目标与测试背景的对应关系矩阵系数进行更新。

7.如权利要求2所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，所述根据背景间接跟踪目标算法进行与运动目标对应的第一处理后输出现有目标中心位置的步骤包括：

8.如权利要求2所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，所述根据背景间接跟踪目标算法进行与静止目标对应的第二处理后输出现有目标中心位置的步骤包括：

9.如权利要求1所述的一种利用背景信息间接跟踪目标的方法，其特征在于，在根据现有目标中心位置调整跟踪视线的同时，运行速度平滑算法以缓慢改变跟踪视线角速度。

10.一种利用背景信息间接跟踪目标的系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开了一种利用背景信息间接跟踪目标的方法及系统，本发明可应用在各类硬件跟踪系统上进行跟踪目标，经过跟踪系统半实物仿真验证以及飞行试验验证，本发明能够显著提高目标被干扰阶段的目标跟踪精度，进而提高跟踪系统准确跟踪目标概率。本发明的背景间接跟踪目标方法采用了特征点提取方法、时间管道建立和匹配方法、对应关系矩阵计算方法，本发明对于静止目标或运动目标均能给出解决方案，能够适应多种使用环境情况要求。本发明能够解决逼近过程中初始锁定误差累计或阴影出现造成的跟踪目标丢失问题。本发明能够在跟踪算法的目标丢失阶段给出目标中心位置，使重捕再跟踪的跟踪精度进一步提升，进而能够更加有效地且精准地跟踪目标。

技术研发人员：黄立,陈刚,袁伟,李颖
受保护的技术使用者：武汉高德红外股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15