一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法
【专利摘要】本发明属于运动目标的光电跟踪技术，具体涉及一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法。相关匹配跟踪方法分为目标模板尺寸变化准则、目标模板更新准则两个部分；（1）目标模板尺寸变化准则方法流程：根据前一帧原始模板按比例计算出放大模板和缩小模板；计算分别针对三种模板的匹配度并据此确定模板；（2）目标模板更新：首先在当前跟踪窗内从左上角开始以1个像素为步长选取和当前模板等大小的区域，逐个与当前模板进行匹配，按照步骤（1）中的匹配度计算公式计算出每一个匹配度cn，选择最大匹配度对应的区域作为最佳匹配区；然后设定第1帧以目标区域作为当前模板，之后计算每一帧得到更新的模板，通过上述两个步骤控制每一帧定位目标。
【专利说明】—种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法
【技术领域】
[0001]本发明属于运动目标的光电跟踪技术，具体涉及一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法。
【背景技术】
[0002]基于模板匹配方法的跟踪是一种逐个像素比较的方法，其基本思想是将已知的对象作为模板在所采集的图像上进行平移，计算对象与子图像的相关值，相关值最大的认为是所要跟踪的对象。传统的相关匹配方法中是将模板的大小和形状看作保持不变的，而实际上两者总是变化的。当目标靠近或是远离摄像机，亦或摄像机视场变化时，目标会变大或变小，而模板尺寸保持不变就可能造成两个问题:一是目标变小时，模板中会引入多于目标的背景像素；二是目标变大时，模板中只存在小部分目标，将没有足够的目标像素用来区分目标与背景。由于这两个问题，模板将容易与背景相匹配，而使目标跟踪的误警率上升，导致目标跟踪失败。
[0003]在图像相关跟踪系统中，模板的更新机制是一个非常重要的技术关键，将直接影响目标跟踪性能:若更新频率过低，则模板跟不上目标的变化；若更新过于频繁，又容易受到光照和噪声的影响而引入误差，并使误差不断地累积，从而导致跟踪窗口的漂移。所以模板不能轻易地更新，必须选择适宜的模板更新准则，使目标跟踪持续而稳定。
[0004]早期的模板匹配方法对于对象尺寸的变化和旋转的情况较难处理，于是有了变形模板匹配来处理这些问题。此外为了减少模板匹配的计算量，需要利用一些先验知识来减少需要匹配的位置，或者利用降低分辨率的方法以加快方法的运算速度。当前亟需的是一种应用于复杂背景下的运动目标匹配跟踪方法，选取形状、特征点和惯量特征等构建相关函数，通过选取相关函数并计算相关值。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，通过在相关匹配跟踪的不同阶段采取针对性的处理方法，解决在真实环境中发生目标遮挡、目标姿态及尺寸变化、光线变化等情况时如何实现有效跟踪的问题。
[0006]为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是:
[0007]一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，应用于在真实环境中发生目标遮挡、目标姿态及尺寸变化、光线变化情况下的目标跟踪，跟踪目标大小大于5X5像素，相关匹配跟踪方法分为目标模板尺寸变化准则、目标模板更新准则两个部分；
[0008]( 1)目标模板尺寸变化准则方法流程:
[0009]根据前一帧原始模板按比例计算出放大模板和缩小模板，设置三种缩放比例的模板——原始模板、放大模板、缩小模板；
[0010]Stepl.用设置好的三种模板与实时采集的当前图像进行匹配，计算分别针对三种模板的匹配度C(l、Cl、c2,计算公式如下:
【权利要求】
1.一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，应用于在真实环境中发生目标遮挡、目标姿态及尺寸变化、光线变化情况下的目标跟踪，跟踪目标大小大于5 X 5像素，其特征在于:相关匹配跟踪方法分为目标模板尺寸变化准则、目标模板更新准则两个部分； (O目标模板尺寸变化准则方法流程: 根据前一帧原始模板按比例计算出放大模板和缩小模板，设置三种缩放比例的模板——原始模板、放大模板、缩小模板； Stepl.用设置好的三种模板与实时采集的当前图像进行匹配，计算分别针对三种模板的匹配度C(l、C1, c2,计算公式如下:
2.如权利要求1所述的一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，其特征在于:目标区域中的图像通过选自以下两种方法之一的方法确定:自动检测、人工选定。
3.如权利要求1所述的一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，其特征在于:步骤(I) Step2中设定的判定阈值为0.05。
4.如权利要求1所述的一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，其特征在于:步骤(2)中，目标模板更新准则公式中阈值取值为0.84，加权系数取值为0.16。
5.如权利要求1所述的一种复杂背景下运动目标相关匹配跟踪方法，其特征在于:步骤(I)中，计算放大模板时取为原始模板的110%比例，计算缩小模板时取为原始模板的90%比例。
【文档编号】H04N7/18GK103700115SQ201210365935
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2012年9月27日
【发明者】冯雪, 崔述金, 王楠, 石春雷 申请人:中国航天科工集团第二研究院二O七所