一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的製作方法

2023-10-08 19:48:09

專利名稱：一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置，屬於圖像處理、視頻監控領域。
背景技術：
經典的塊匹配跟蹤是通過把目標與檢測器提供的前景團塊進行匹配實現的，其優 點是準確高效，缺點是需要建立在檢測器可靠的基礎上。若場景中存在目標中部分像素點 的灰度值與背景相近或者場景中存在較快的光影變化時，檢測器檢測得到的前景團塊常會 發生破損或斷裂，此時跟蹤器則會出現跟丟跟錯等現象。這就要求跟蹤器能夠準確地從破 損或斷裂的前景團塊中跟蹤真實目標。目前，跟蹤方法的種類很多，較為突出的是Mean-Shift (均值漂移)方法。 Mean-Shift方法是利用顏色分布對運動目標進行檢測與跟蹤的常用方法，其是採用密度 梯度爬升來找到概率分布峰值的非參數方法，具有較強的魯棒性和較好的實用性。公開 號為CN 101162525A的中國專利申請公開了一種基於Mean-Shift和人工魚群智能優化 的人體多關節特徵跟蹤方法；公開號為US 6590999B1的美國專利申請公開了一種基於 Mean-Shift的非剛體目標實時跟蹤方法。但上述專利所提供的方法並不能直接地解決從破 損或斷裂的前景團塊中準確地跟蹤目標的問題。綜上所述，目前迫切需要提出一種能解決上述問題的跟蹤裝置。

發明內容
有鑑於此，本發明的主要目的在於解決從破損或斷裂的前景團塊中準確地匹配跟 蹤目標的問題，實現目標的正確匹配跟蹤。為達到上述目的，本發明提供了一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置，所述跟蹤 裝置包括至少一個MSre單體目標跟蹤器，用於跟蹤一個目標，和跟蹤器流水線管理器，用於所述MSre單體目標跟蹤器的申請、銷毀，以及數據的 導入、導出；其中所述跟蹤器流水線管理器包括目標需求分析模塊，用於判斷目標是否滿足所述跟蹤裝置的處理範圍，若滿足則 執行數據導入模塊，否則所述跟蹤裝置放棄對目標的處理，數據導入模塊，用於為所述Msre單體目標跟蹤器導入目標的基本數據，跟蹤器執行模塊，用於開啟執行所述MSre單體目標跟蹤器，跟蹤器可靠性分析模塊，用於對所述MSre單體目標跟蹤器運行的跟蹤結果進行 可靠性評估；如果跟蹤目標是可靠的，則執行數據導出模塊，如果跟蹤結果是不可靠的，則 所述跟蹤裝置對相應的目標作放棄處理，和數據導出模塊，用於將可靠的跟蹤結果對應的信息導出到對外接口，以滿足外部 模塊讀取使用；
所述MSre單體目標跟蹤器包括模型建立/更新模塊，用於對首次輸入的目標建立模型，對已存在模型的目標進行模型更新判斷以選擇是否對該目標進行更新，和MS迭代模塊，用於對目標的當前幀位置進行迭代逼近。優選地，所述目標需求分析模塊中判斷目標是否滿足所述跟蹤裝置的處理範圍的 條件為(1)目標為穩定的有趨勢目標；(2)塊匹配跟蹤器中前景檢測的塊匹配係數小於第一閾值Tl ；(3)目標的生命期大於第二閾值T2 ；(4)存在所述MSR；單體目標跟蹤器處於空閒狀態；其中，第一閾值Tl e
，第二閾值T2 e [15,30]且為整數。優選地，所述穩定的有趨勢目標的定義為塊匹配跟蹤器中目標生成後，連續跟蹤 多幀且沿某一方向移動一定距離的目標。優選地，所述目標的基本數據包括目標的中心位置、目標的框體、上一幀圖像、當 前幀圖像、上一幀的前景團塊、當前幀的前景團塊、目標ID與目標上一幀對應的前景檢測 框。優選地，所述跟蹤器可靠性分析模塊對所述MSre單體目標跟蹤器的跟蹤目標的 巴氏係數B進行判斷；如果所述巴氏係數B大於第三閾值T3，則認為所述MSre單體目標 跟蹤器的跟蹤目標是可靠的，繼續執行數據導出模塊；否則認為所述Msre單體目標跟蹤 器的跟蹤目標是不可靠的，所述跟蹤裝置對不可靠的跟蹤目標做放棄處理，其中，第三閾值 T3 e
。優選地，可靠的跟蹤目標對應的信息包括目標的中心位置、目標的框體、目標的 面積和目標的直方圖。優選地，所述模型建立/更新模塊通過對上一幀目標區域內的前景點作直方圖統 計來對首次輸入的目標建立模型，其中，首先對前景點的灰度值作處理，選擇預先計算好的 核函數進行加權；假設HM是目標模型直方圖，用於作為MS迭代模塊的比較標準，其計算公 式如下formula see original document page 7formula see original document page 7 formula see original document page 7其中，HM(i)表示目標模型的直方圖第i條的值，KernelHist (R2)表示點(x，y)在 核函數中對應的係數值，R2表示點(x，y)到目標的中心點O^ytl)的歸一化的距離平方，w、 h分別表示目標的寬度和高度，g(x，y)表示點(X，y)的灰度值，GrayLevel (g (x, y))表示 對點(χ，y)的灰度值g(x，y)進行的量化，以得到該點(χ，y)的灰度等級，其中所述點(χ, y)屬於目標點。
優選地，所述模型建立/更新模塊通過當前幀的目標模型直方圖的總量VMnew與上 一幀的目標模型直方圖的總量VM的比值r來判斷已存在模型的目標是否需要進行模型更 新，該比值r的計算公式如下
formula see original document page 8
其中，HMnew為當前幀的目標模型直方圖，VM_為當前幀的目標模型直方圖的總量， HM為上一幀的目標模型直方圖，VM為上一幀的目標模型直方圖的總量；當該比值r e [第 四閾值T4，第五閾值T5]時，認為該目標允許執行模型更新，將上一幀的目標模型直方圖更 新為當前幀的目標模型直方圖，即HM = HMnew，否則保留原來的目標模型直方圖HM，其中，第 四閾值 T4G
，第五閾值15￡ [1. 2，1. 4]。優選地，所述MS迭代模塊採用Mean-Shift算法對目標的當前幀位置進行迭代逼 近，該Mean-Shift算法通過在目標區域中逐點計算權重，並對目標區域的全部點的權重求 平均值，從而得到目標的推動向量，其中，目標區域內點(x，y)的權重的計算公式如下
formula see original document page 8其中，《x,y為點(x，y)的權重，KernelShift 2)表示點(x，y)的均值偏移核函數 的計算函數，所述計算函數用R2來計算，R2表示點(x，y)到目標的中心點(xo，y。)的歸一 化的距離平方，HC表示候選直方圖，用於表徵在所述MS迭代模塊中每一次迭代後目標所在 候選區域的直方圖分布情況，HC⑴表示候選直方圖第i條的值。
假設目標區域內第j個點(\，yj)的權值為則目標的推動向量(Vx，Vy)計算且為整數。 優選地，所述MS迭代模塊還包括對目標的位置進行調整；如果Bl > B0，則 目標中心點(xQ，y0)的位置變為(xQ+Vx，yQ+Vy)，否貝U，目標中心點(xQ，y0)的位置變為
(x0 +全K，y。+\vy)；其中，B0表示上一次迭代後新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數，Bl表示當前迭代後新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴 氏係數，新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數B的計算公式如下 ZVTnew.hist(^)*Tmodel.hist(^)formula see original document page 9其中，Tnew. hist為新位置跟蹤目標的直方圖，Tm。del. hist表示原目標模型的直方 圖。優選地，所述Msre單體目標跟蹤器還包括re修正模塊，所述re修正模塊用於以 MS迭代模塊的輸出結果為線索，檢測器的輸出結果為數據，修正前景可靠的目標的位置和 尺寸。優選地，所述re修正模塊首先以所述MS迭代模塊中輸出的目標的新位置為中心 點，原始目標區域為邊，向四周擴展一定比例所形成的矩形框為搜索框，搜索框中心與原矩 形框中心重合，所述搜索框的尺寸的計算公式如下
formula see original document page 9其中，w、h分別表示目標的矩形框的寬度和高度，W、H分別表示搜索框的寬度和高 度，-0. 25 彡 α 彡 0. 5 ；然後計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與前景檢測區域面積的 比值R1，以及搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與目標區域面積的比值R2，如 果Rl大於第七閾值Τ7且R2大於第八閾值Τ8，則認為該目標對應的前景可靠，並對該目標 的新位置進行re修正，否則跳出該模塊，不對該目標的新位置進行re修正，其中，第七閾值 T7 e
，第八閾值 T8 e
；對搜索框內的當前幀前景檢測進行統計，計算其零階矩、一階矩和二階矩，計算公 式如下j W01 = Σ Σ J. FG(x, y)其中，FG(χ, y)表示前景檢測的二值圖像中點(x，y)的灰度值，Hiij表示對應的階 次的矩，通過上述矩，計算re修正後的目標新位置，包括目標的中心點(x' 0,y' ^、目標 區域的寬度一和高度h'，其計算公式如下formula see original document page 10
本發明所提供的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置適合與常用的塊匹配跟蹤器配 合使用，解決了由於光照等因素使塊匹配跟蹤器出現的跟丟跟錯等現象的問題。


圖1示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的總體框架圖；圖2示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的跟蹤器流水線管理 器的框架圖；圖3示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的MSre單體目標跟蹤 器的框架圖；圖4示出了本發明的一種優選的MSFG單體目標跟蹤器的框架圖。
具體實施例方式為使貴審查員能進一步了解本發明的結構、特徵及其他目的，現結合所附較佳實 施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用於說明本發明的技術方案，並非限定本發明。本發明所提供的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置是基於檢測器、塊匹配跟蹤器 (塊匹配跟蹤器就是指一般的含有目標匹配的跟蹤器)基礎上的，其具體應用時需要先進 行檢測器的處理，再進行塊匹配跟蹤器的處理，然後再進行本發明的跟蹤裝置的處理。本 發明是對塊匹配跟蹤器的進一步優化處理，是為了解決塊匹配跟蹤器中出現的目標跟錯跟 丟現象。由於檢測器和塊匹配跟蹤器不是發明點，因此本發明不再對其進行具體闡述。檢 測器、塊匹配跟蹤器可以通過現有的技術實現，例如可以參見申請號為200910077433. 6和 200910077435. 5的專利申請。如圖1所示，圖1示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的總體框 架圖。由圖1可以看出，本發明的基於多目標均值漂移(Multi-objects Mean-Shift，簡 稱為匪S)的跟蹤裝置包括跟蹤器流水線管理器1和至少一個MSRUMSR；是「Mean-Shift withForeGroimd」的簡稱)單體目標跟蹤器2。其中，跟蹤器流水線管理器1用於對MSTO 單體目標跟蹤器2的申請、銷毀，以及數據的導入、導出；每一個所述Msre單體目標跟蹤器 用於跟蹤一個目標，跟蹤器流水線管理器1與每個MSR；單體目標跟蹤器2相互之間均為通 信連接，即，跟蹤器流水線管理器1與每個Msre單體目標跟蹤器2之間通過常規通信連接 傳送數據和指令。如圖2所示，圖2示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的跟蹤器 流水線管理器的框架圖。由圖2可以看出，按照本發明的跟蹤器流水線管理器1包括以下
10模塊目標需求分析模塊11，用於判斷目標是否滿足該跟蹤裝置的處理範圍，若滿足則執行數據導入模塊12，否則該跟蹤裝置放棄對目標的處理；數據導入模塊12，用於為MSR；單體目標跟蹤器2導入目標的基本數據；跟蹤器執行模塊13，用於開啟執行MSR；單體目標跟蹤器2 ；跟蹤器可靠性分析模塊14，用於對MSR；單體目標跟蹤器2運行的跟蹤結果進行可靠性評估，如果跟蹤結果可靠，則執行數據導出模塊15，如果跟蹤結果不可靠，則該跟蹤裝 置對相應的目標作放棄處理；和數據導出模塊15，用於將可靠的跟蹤結果對應的信息導出到對外接口，以滿足外 部模塊讀取使用。其中，目標需求分析模塊11中判斷目標是否滿足該跟蹤裝置的處理範圍的條件 如下(1)目標為穩定的有趨勢目標；(2)塊匹配跟蹤器中前景檢測的塊匹配係數(塊匹配 跟蹤器輸出的結果中含有該塊匹配係數，例如申請號為200910077435. 5的專利申請中的 檢測區域與目標的匹配係數)小於第一閾值Tl，第一閾值Tie
； (3)目標的生 命期(即塊匹配跟蹤器中連續跟蹤到的目標的幀數)大於第二閾值T2，第二閾值T2 e [15， 30]且為整數；(4)存在MSR；單體目標跟蹤器2處於空閒狀態。其中，條件(1)中穩定的有 趨勢目標的定義為塊匹配跟蹤器中目標生成後，連續跟蹤多幀(該多幀可以是6-12幀，例 如可以選為8幀)且沿某一方向移動一定距離(該一定距離可以是8-12個像素，例如可以 選為10個像素)的目標。經過目標需求分析模塊11判斷，如果目標滿足該跟蹤裝置的處理範圍，則執行數 據導入模塊12。該數據導入模塊12為MSre單體目標跟蹤器2導入目標的基本數據，該基 本數據包括目標的中心位置、目標的框體、上一幀圖像、當前幀圖像、上一幀的前景團塊、 當前幀的前景團塊、目標ID與目標上一幀對應的前景檢測框。在跟蹤器執行模塊13開啟執行MSR；單體目標跟蹤器2後，跟蹤器可靠性分析模 塊14對MSre單體目標跟蹤器2的跟蹤目標的巴氏係數B進行判斷，若該巴氏係數B大於 第三閾值T3，則認為Msre單體目標跟蹤器2的跟蹤目標是可靠的，繼續執行數據導出模塊 7 ；否則認為Msre單體目標跟蹤器2的跟蹤目標是不可靠的，該跟蹤裝置對相應的目標(即 不可靠的跟蹤目標)作放棄處理。其中，第三閾值T3e
0巴氏係數B的計算公式如下
formula see original document page 11其中，Tnew. hist為新位置跟蹤目標的直方圖，Tm。del. hist表示原目標模型的直方 圖。直方圖的計算屬於現有技術，通常是統計直方圖。對某一物理量(區域或者目標)在 相同條件下做η次重複測量，得到一系列測量值，找出它的最大值和最小值，然後確定一個 區間，使其包含全部測量數據，將該區間分成若干小區間，統計測量結果出現在各小區間的 頻數Μ，以測量數據為橫坐標，以頻數M為縱坐標，劃出各小區間及其對應的頻數高度，則可 得到一個矩形圖，即統計直方圖。
對於跟蹤器可靠性分析模塊14中判斷為可靠的跟蹤目標，數據導出模塊15導出 該可靠的跟蹤目標對應的信息，該信息包括目標的中心位置、目標的框體、目標的面積和 目標的直方圖。如圖3所示，圖3示出了按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置的MSR；單 體目標跟蹤器的框架圖。由圖3可以看出，按照本發明的MSR；單體目標跟蹤器2包括以下 模塊模型建立/更新模塊21，用於對首次輸入的目標建立模型，對已存在模型的目標進行 模型更新判斷以選擇是否對該目標進行更新；和MS迭代模塊22，用於對目標的當前幀位置 進行迭代逼近。其中，模型建立/更新模塊21對於首次輸入的目標建立模型，該建立模型是通過 對上一幀目標區域內的前景點作直方圖統計來進行的。在作直方圖統計時，需要對前景點 的灰度值作處理，可以選擇預先計算好的核函數進行加權。假設HM是目標模型(Histogram ofModel)，用於作為MS迭代模塊22的比較標準，其計算公式如下 formula see original document page 12
formula see original document page 12
formula see original document page 12
i = GrayLevel (g (x, y))其中，HM⑴表示目標模型的直方圖第i條的值。KernelHist(R2)表示點(x，y)在 核函數中對應的係數值，這裡用R2來計算KernelHistU，y) ；R2表示點(x，y)到目標的中 心點(XQ，yQ)的歸一化的距離平方(目標的中心點的坐標是檢測器輸出的)；w、h分別表示 目標的寬度和高度(目標的寬度和高度也是由檢測器輸出的)；g(x，y)表示點(x，y)的灰 度值，GrayLevel (g(x, y))表示對點(x，y)的灰度值g(x，y)進行的量化，以得到該點(X， y)屬於哪一個灰度等級，可以選擇32個等級，S卩i =0，1，K，31。其中，所述點(x，y)屬於 目標點。模型建立/更新模塊21對於已存在模型的目標首先進行是否需要進行模型更新 的判斷，其判斷依據是當前幀的目標模型直方圖的總量VMnew(Volume of Model)與上一幀 的目標模型直方圖的總量VM的比值r，該比值r計算公式如下formula see original document page 12
formula see original document page 12formula see original document page 12其中，HMnew為當前幀的目標模型直方圖，VMnev為當前幀的目標模型直方圖的總量， HM為上一幀的目標模型直方圖，VM為上一幀的目標模型直方圖的總量，目標模型直方圖的 計算方法如上所述。當該比值re [第四閾值，第五閾值]時，認為該目標允許執行模型更 新，將上一幀的目標模型直方圖更新為當前幀的目標模型直方圖，即HM = HMnew，否則保留 原來的目標模型直方圖HM。其中，第四閾值e
，第五閾值￡ [1.2，1.4]。
MS迭代模塊22採用Mean-Shift算法對目標的當前幀位置進行迭代逼近。該 Mean-Shift算法可以是經典的Mean-Shift算法(請參見文獻"Dorin Comaniciu, Visvanathan Ramesh, Peter Meer Real-TimeTracking of Non-Rigid Objects Using Mean-Shift. CVPR 2000」。)該Mean-Shift算法通過在目標區域(即目標的外接矩形區域) 中逐點計算權重，並對目標區域的全部點的權重求平均值，從而得到目標的推動向量。其 中，目標區域內點(χ，y)的權重的計算公式如下formula see original document page 13formula see original document page 13其中，cox,y為點(x，y)的權重，KernelShift (R2)表示點(x，y)的均值偏移核函數 的計算函數，該計算函數用R2來計算，R2表示點(x，y)到目標的中心點(X(l，y。)的歸一化的 距離平方。HC表示候選直方圖，用於表徵在MS迭代模塊22中每一次迭代後目標所在候選 區域的直方圖分布情況，HC(i)表示候選直方圖第i條的值。其中，HC的直方圖計算方法與 HM的直方圖計算方法相同。i、HM(i)、GrayLevel (g(x，y))和R2的含義或計算方法已在模 型建立/更新模塊21中描述，在此不再重複描述。假設目標區域內第j個點(Xj，Yj)的權值為Qj，則目標的推動向量(Vx，Vy)計算 如下
formula see original document page 13如果目標的位移Vx < 1個像素且Vy B0，則目標中心點(XQ，yQ)的位置變為(xQ+Vx，yQ+Vy)；否則，目標中
心點(x。，y。)的位置變為(Χ+1/2Vx,y0+1/2Vy))。其中，BO表示上一次迭代後新位置目標的直
方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數，Bl表示當前迭代後新位置目標的直方圖與原目 標模型直方圖匹配的巴氏係數，新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數 B的計算公式如下
formula see original document page 14
其中，Tnew. hist為新位置目標的直方圖，Tffl0del. hist表示原目標模型的直方圖。作為本發明一種優選的實施方式，MSre單體目標跟蹤器2還包括re修正模塊23， FG修正模塊23用於以MS迭代模塊22的輸出結果為線索，檢測器的輸出結果為數據，修正 前景可靠的目標的位置和尺寸。FG修正模塊23用於修正前景可靠的目標的位置和尺寸，即對於前景可靠的目標 才修正MS迭代模塊22中輸出的該目標的新位置。TO修正模塊23首先以MS迭代模塊22 中輸出的目標的新位置為中心點，原始目標區域為邊，向四周擴展一定比例所形成的矩形 框為搜索框，搜索框中心與原矩形框中心重合，搜索框的尺寸的計算公式如下{ ,,)其中，w、h分別表示目標的矩形框的寬度和高度，W、H分別表示搜索框的寬度和高 度。a的取值範圍為[-0. 25，0. 5]，即-0. 25彡a彡0. 5。接著計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與前景檢測區域面積的 比值R1，計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與目標區域面積的比值R2。其 中，通過計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與前景檢測區域面積的比值來
計算R1，即= OVerlaP-area，overlap area為搜索框內目標區域與前景檢測區域的交 fg _ area_
疊面積，fg.area為前景檢測區域面積；通過計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交
q vevlciu citcci
疊面積與目標區域面積的比值來計算R2，即尺2= + /-——，overlap area為搜索
tgt 一 area_
框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積，tgt_area為目標區域面積。如果R1大於第七 閾值T7且R2大於第八閾值T8，則認為該目標對應的前景可靠，並對該目標的新位置進行 TO修正，否則跳出該模塊，不對該目標的新位置進行TO修正。其中，第七閾值T7E
，第八閾值T8 e
0然後對搜索框內的當前幀前景檢測進行統計，計算其 零階矩、一階矩和二階矩，計算公式如下FG{x, y)其中，FG(x, y)表示前景檢測的二值圖像中點(x，y)的灰度值，m^.表示對應的階 次的矩。通過上述矩，計算TO修正後的目標新位置，包括目標的中心點(x' 0, y' ^、目 標區域的寬度和高度h'，其計算如下
formula see original document page 15在本發明的一個實施例中以室外為場景，例如公路上、小路上。其中，第一閾值Tl =0.8，第二閾值12 = 20，第三閾值T3 = 0.7，第四閾值T4 = 0.7，第五閾值T5 = 1.3，第 六閾值T6 = 8，第七閾值T7 = 0. 6，第八閾值T8 = 0. 5，α為0. 2。與現有技術相比，按照本發明的基於多目標均值漂移的跟蹤裝置解決了由於光照 等因素使塊匹配跟蹤器出現跟丟跟錯等現象的問題。需要聲明的是，上述發明內容及具體實施方式
意在證明本發明所提供技術方案的 實際應用，不應解釋為對本發明保護範圍的限定。本領域技術人員在本發明的精神和原理 內，當可作各種修改、等同替換、或改進。本發明的保護範圍以所附權利要求書為準。
權利要求
一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置，其特徵在於，所述跟蹤裝置包括至少一個MSFG單體目標跟蹤器，用於跟蹤一個目標，和跟蹤器流水線管理器，用於所述MSFG單體目標跟蹤器的申請、銷毀，以及數據的導入、導出；其中所述跟蹤器流水線管理器包括目標需求分析模塊，用於判斷目標是否滿足所述跟蹤裝置的處理範圍，若滿足則執行數據導入模塊，否則所述跟蹤裝置放棄對目標的處理，數據導入模塊，用於為所述MSFG單體目標跟蹤器導入目標的基本數據，跟蹤器執行模塊，用於開啟執行所述MSFG單體目標跟蹤器，跟蹤器可靠性分析模塊，用於對所述MSFG單體目標跟蹤器運行的跟蹤結果進行可靠性評估；如果跟蹤目標是可靠的，則執行數據導出模塊，如果跟蹤結果是不可靠的，則所述跟蹤裝置對相應的目標作放棄處理，和數據導出模塊，用於將可靠的跟蹤結果對應的信息導出到對外接口，以滿足外部模塊讀取使用；所述MSFG單體目標跟蹤器包括模型建立/更新模塊，用於對首次輸入的目標建立模型，對已存在模型的目標進行模型更新判斷以選擇是否對該目標進行更新，和MS迭代模塊，用於對目標的當前幀位置進行迭代逼近。
2.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述目標需求分析模塊中判斷目標 是否滿足所述跟蹤裝置的處理範圍的條件為(1)目標為穩定的有趨勢目標；(2)塊匹配跟蹤器中前景檢測的塊匹配係數小於第一閾值Tl；(3)目標的生命期大於第二閾值T2;(4)存在所述Msre單體目標跟蹤器處於空閒狀態；其中，第一閾值Tie
，第二閾值12￡ [15,30]且為整數。
3.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述目標的基本數據包括目標的中 心位置、目標的框體、上一幀圖像、當前幀圖像、上一幀的前景團塊、當前幀的前景團塊、目 標ID與目標上一幀對應的前景檢測框。
4.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述跟蹤器可靠性分析模塊對所述 MSFG單體目標跟蹤器的跟蹤目標的巴氏係數B進行判斷；如果所述巴氏係數B大於第三閾 值T3，則認為所述Msre單體目標跟蹤器的跟蹤目標是可靠的，繼續執行數據導出模塊；否 則認為所述Msre單體目標跟蹤器的跟蹤目標是不可靠的，所述跟蹤裝置對不可靠的跟蹤 目標做放棄處理，其中，第三閾值T3 e
。
5.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，可靠的跟蹤目標對應的信息包括目 標的中心位置、目標的框體、目標的面積和目標的直方圖。
6.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述模型建立/更新模塊通過對上一 幀目標區域內的前景點作直方圖統計來對首次輸入的目標建立模型，其中，首先對前景點 的灰度值作處理，選擇預先計算好的核函數進行加權；假設HM是目標模型直方圖，用於作 為MS迭代模塊的比較標準，其計算公式如下formula see original document page 3其中，HM⑴表示目標模型的直方圖第i條的值，KernelHist (R2)表示點(x，y)在核函 數中對應的係數值，R2表示點(x，y)到目標的中心點(Χ(ι，％)的歸一化的距離平方，w、h分 別表示目標的寬度和高度，g(x，y)表示點(X，y)的灰度值，GrayLeveKg (x, y))表示對點 (x，y)的灰度值g(x，y)進行的量化，以得到該點(x，y)的灰度等級，其中所述點(x，y)屬 於目標點。
7.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述模型建立/更新模塊通過當前幀 的目標模型直方圖的總量VMnev與上一幀的目標模型直方圖的總量VM的比值r來判斷已存 在模型的目標是否需要進行模型更新，該比值r的計算公式如下formula see original document page 3其中，HMnew為當前幀的目標模型直方圖，VMnev為當前幀的目標模型直方圖的總量，HM為 上一幀的目標模型直方圖，VM為上一幀的目標模型直方圖的總量；當該比值r e [第四閾 值T4，第五閾值T5]時，認為該目標允許執行模型更新，將上一幀的目標模型直方圖更新為 當前幀的目標模型直方圖，即HM = HMnew，否則保留原來的目標模型直方圖HM，其中，第四閾 值 T4 e
,第五閾值 T5 e [1. 2，1. 4]。
8.根據權利要求1所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述MS迭代模塊採用Mean-Shift算 法對目標的當前幀位置進行迭代逼近，該Mean-Shift算法通過在目標區域中逐點計算權 重，並對目標區域的全部點的權重求平均值，從而得到目標的推動向量，其中，目標區域內 點(X，y)的權重的計算公式如下formula see original document page 3其中，(0x,y為點(x，y)的權重，KernelShift (R2)表示點(x，y)的均值偏移核函數的計 算函數，所述計算函數用R2來計算，R2表示點(χ，y)到目標的中心點(xo，y。)的歸一化的 距離平方，HC表示候選直方圖，用於表徵在所述MS迭代模塊中每一次迭代後目標所在候選 區域的直方圖分布情況，HC(i)表示候選直方圖第i條的值。假設目標區域內第j個點(Xj，y」)的權值為ω」，則目標的推動向量(Vx，Vy)計算如下formula see original document page 4如果目標的位移Vx小於1個像素且Vy小於1個像素，或目標的Mean-Shift迭代次數 大於第六閾值T6，則停止執行Mean-Shift迭代，其中，第六閾值T6 e [5，10]且為整數。
9.根據權利要求8所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述MS迭代模塊還包括對目標的位 置進行調整；如果Bl > B0，則目標中心點(X(l，y0)的位置變為(X(l+Vx，y(l+Vy)，否則，目標中心點(xQ，yQ)的位置變為(Χ其中，BO表示上一次迭代後新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數，Bl表示當前迭代後新位置目標的直方圖與原目 標模型直方圖匹配的巴氏係數，新位置目標的直方圖與原目標模型直方圖匹配的巴氏係數 B的計算公式如下formula see original document page 4其中，Tnew. hist為新位置跟蹤目標的直方圖，Tfflodel. hist表示原目標模型的直方圖。
10.根據權利要求ι所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述MSre單體目標跟蹤器還包括 re修正模塊，所述re修正模塊用於以Ms迭代模塊的輸出結果為線索，檢測器的輸出結果為 數據，修正前景可靠的目標的位置和尺寸。
11.根據權利要求 ο所述的跟蹤裝置，其特徵在於，所述re修正模塊首先以所述Ms 迭代模塊中輸出的目標的新位置為中心點，原始目標區域為邊，向四周擴展一定比例所形 成的矩形框為搜索框，搜索框中心與原矩形框中心重合，所述搜索框的尺寸的計算公式如 下formula see original document page 4其中，W, h分別表示目標的矩形框的寬度和高度，W、H分別表示搜索框的寬度和高 度，-0. 25 ≤ α ≤ 0. 5 ；然後計算搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與前景檢測區域面積的比值 R1，以及搜索框內目標區域與前景檢測區域的交疊面積與目標區域面積的比值R2，如果Rl 大於第七閾值Τ7且R2大於第八閾值Τ8，則認為該目標對應的前景可靠，並對該目標的 新位置進行re修正，否則跳出該模塊，不對該目標的新位置進行re修正，其中，第七閾值 T7 E
，第八閾值 T8 E
；對搜索框內的當前幀前景檢測進行統計，計算其零階矩、一階矩和二階矩，計算公式如下formula see original document page 5其中，FG(χ, y)表示前景檢測的二值圖像中點(X，y)的灰度值，Hiij表示對應的階次的 矩，通過上述矩，計算re修正後的目標新位置，包括目標的中心點(x' 0,y' o)、目標區域的寬度一和高度h'，其計算公式如下 formula see original document page 5
全文摘要
本發明提供了一種基於多目標均值漂移的跟蹤裝置，該跟蹤裝置包括跟蹤器流水線管理器和至少一個MSFG單體目標跟蹤器。其中，跟蹤器流水線管理器用於MSFG單體目標跟蹤器的申請、銷毀，以及數據的導入、導出，跟蹤器流水線管理器包括目標需求分析模塊、數據導入模塊、跟蹤器執行模塊、跟蹤器可靠性分析模塊和數據導出模塊。每一個MSFG單體目標跟蹤器用於跟蹤一個目標，MSFG單體目標跟蹤器包括模型建立/更新模塊和MS迭代模塊。本發明解決了由於光照等因素使塊匹配跟蹤器出現跟丟跟錯等現象的問題。
文檔編號G06K9/62GK101807303SQ20101011943
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月5日 優先權日2010年3月5日
發明者黃建 申請人:北京智安邦科技有限公司