[发明专利]基于三重粒子的粒子滤波视觉目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于三重粒子的粒子滤波视觉目标跟踪方法，其特征在于该方法包括：

(1)确定目标位置，根据运动目标检测结果确定目标范围与目标中心，生成目标颜色直方图Ch_prior作为目标先验值；

(2)根据先验分布p(x₀)，生成三组初始粒子集和三组粒子集包含粒子数分别为n₁、n₂、n₃，各粒子初始权值均为1/(n₁+n₂+n₃)，并设此时的时刻k＝1；

(3)根据状态转移模型修改三组粒子状态；

(4)提取各个粒子所包含区域图像像素的颜色直方图，获得目标观测值，通过后验概率分析即可获得目标位置，输出目标位置；

(5)粒子权值更新，比较目标先验值与目标观测值，得出粒子权值；

(6)后验概率计算，输出三组粒子集，得到后验概率，由后验概率估计出目标位置，输出目标位置；

(7)重采样，更新部分粒子；

(8)在k+1时刻返回第(3)步，循环操作。

2.根据权利要求1所述的三重粒子的粒子滤波方法，其特征在于，将普通粒子滤波算法中的粒子集中粒子分成三组，分别为和粒子集记为N₁，粒子数为n₁；粒子集记为N₂，粒子数为n₂；粒子集记为N₃，粒子数为n₃。粒子集N₁、N₂和N₃包含像素数目与包含像素形式不同，三组粒子集N₁、N₂、N₃分别按以下规则获得：

N₁包含像素为{(x，y)|x＝x_i+a，y＝y_i+b其中a∈Z，b∈Z且0≤a≤w，0≤b≤h}；

N₂包含像素为{(x，y)|x＝x_i+2a，y＝y_i+2b其中a∈Z，b∈Z且0≤a≤w，0≤b≤h}；

N₃包含像素为{(x，y)|x＝x_i+a，y＝y_i+b其中a∈Z，b∈Z且0≤a≤w/2，0≤b≤h/2}；

其中，w和h分别为粒子集N₁中粒子宽度和粒子高度方向所占像素数量，且w和h均为偶数，(x_i，y_i)为第i个粒子左上点像素坐标，在N₁中i∈[1，n₁]，在N₂中i∈[1，n₂]，在N₃中i∈[1，n₃]。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第(3)步所述的状态转移模型其中X_k为k时刻系统状态，为k-1时刻i粒子状态，状态转移模型为粒子在水平方向移动粒子自身宽度的s_w倍距离；在竖直方向移动粒子自身高度的s_h倍距离，s_w和s_h为给定区间(0，a)内随机数，对于N₁、N₂、N₃不同粒子组s_w和s_h分别表示为和为了保证粒子在水平与竖直方向有相同的移动空间，和取值区间相同；和取值区间相同；和取值区间相同。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第(4)步所述的获得目标观测值的方法是：

提取经第(3)步状态转移后的粒子所包含区域图像像素的颜色直方图Ch_observation作为目标观测值，其中N₃粒子由于其长度和宽度所占像素量均为N₁和N₂粒子的一半，故对于N₃粒子，在采集颜色直方图Ch^*_observation后，图中对应各颜色值的像素数量应乘以4，即：

Ch_observation＝4·Ch^*_observation。