[发明专利]一种抗遮挡人脸跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，涉及一种抗遮挡人脸跟踪方法。

背景技术

人脸跟踪技术是视频处理、安全保障、计算机智能等行业中十分重要的一个模块，为其他的技术模块提供目标定位、目标预测等重要信息。人脸跟踪算法的鲁棒性和实时性是两个难以同时满足的指标，因为随着鲁棒性的提升，算法的复杂程度会大幅度增加，受限于有限的计算机处理能力，人脸跟踪的实时性必会下降。在人脸跟踪过程中，当发生遮挡时对算法鲁棒性要求是最高的，这也是检测跟踪算法能否具有较好的抗干扰性和准确性的一个重要指标。当发生遮挡时，遮挡物体往往会影响跟踪算法使得跟踪失位。

现有的抗遮挡跟踪算法通过卡尔曼滤波器与均值漂移Meanshift算法进行跟踪，使用最小二乘向量机进行抗遮挡处理。申请号为200780053643.0的专利公开了一种跟踪装置，其所采用的最小二乘向量机计算较为复杂，而且没有针对人脸跟踪进行优化，使得已有方法在对人脸跟踪的实时性和准确度方面都可以进行进一步的改善和提高。

遮挡会导致跟踪失位，如图1所示。当人脸被前景遮挡时，跟踪算法会发生跟踪失位，在遮挡结束后跟踪算法无法恢复跟踪，从而导致跟踪失败。此时可以通过人工定位的方法重新定位跟踪初始位置，或者使用最小二乘向量机恢复人脸跟踪。但是现有的方法都是非自动的或是没有专门针对人脸遮挡情形进行处理，跟踪的鲁棒性和实时性有待提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗遮挡人脸跟踪方法，通过判断在跟踪过程中是否发生对被跟踪物体的遮挡，以及在遮挡结束后采取跟踪自动恢复方法，消除遮挡对跟踪算法的干扰。

本发明提出的抗遮挡人脸跟踪方法，使用人工手动标定的方法在视频流第一帧中获取被跟踪目标的位置，通过跟踪系统在后续视频播放过程中完成对已选定目标的跟踪，同时输出每一帧的目标坐标，由计算机自动进行抗遮挡处理运算。方案包括如下技术内容：

1.卡尔曼滤波

卡尔曼滤波是在无偏最小均方差准则下，使用观测值和上一时刻的估计值线性预测信号的当前值。卡尔曼滤波由状态方程、观测方程以及迭代方程来描述。卡尔曼滤波的作用为：

1)在非遮挡时，与Meanshift结合完成目标跟踪。

2)在发生遮挡时，与人脸检测相结合，预测被遮挡的跟踪目标在遮挡发生时以及遮挡发生后的位置。

由卡尔曼滤波的状态方程和观测方程可得到迭代公式：