[发明专利]基于计算机视觉的点生成无人机目标初始跟踪框的方法

说明书

本发明涉及计算机视觉技术领域，其公开了一种基于计算机视觉的点生成无人机目标初始跟踪框的方法，解决传统技术采用人为设定跟踪框的方式可能存在初始框包含过多无用背景信息造成干扰或者包含有用信息不足而影响准确性的问题。本发明中，在用户手动选取的目标点后，根据设定的比例因子产生初始填充框，并产生填充框的轮廓响应图。以目标点作为中心点，中心点在一定范围内滑动时，窗口跟随中心点滑动，并且进行尺度缩放。根据用户设定目标点是否在窗口内，对所产生的窗口进行筛选，最终利用轮廓密度对窗口进行评分排序，并从中挑选出最优的目标跟踪框。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于计算机视觉的点生成无人机目标初始跟踪框的方法。

背景技术

目标跟踪是计算机视觉领域中一个重要的技术，在军事、医疗、监控以及人机交互中有着重要的应用。它融合了图像处理、模式识别、人工智能及自动控制等多种不同技术的综合性应用技术，广泛应用于各种领域中。而对于目标跟踪来说，有众多的跟踪算法，它们大多采用跟踪框的方法来进行跟踪。

在跟踪框对目标进行跟踪的过程中，跟踪框要在每一帧画面当中进行更新。并且初始跟踪框往往会作为算法中的匹配模板，因此跟踪框的初始化对后续的跟踪算法有着重要的影响。

在消费级无人机等的目标跟踪的应用技术中，用户往往通过手动框取目标的方法，来人为设定初始跟踪框。人为设定的跟踪框会出现跟踪框相对于目标设置的过大，会将周围背景物体框选在内，或者过小从而未能完全将目标框选在内的情况。这样造成初始跟踪框会包含过多的无用背景信息，对后续算法造成干扰，或者造成初始跟踪框包含信息不足，影响后续算法的匹配精度，从而降低了目标跟踪的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提出一种基于计算机视觉的点生成无人机目标初始跟踪框的方法，解决传统技术采用人为手动框选初始跟踪框的方式可能存在初始框包含过多无用背景信息造成干扰或者包含有用信息不足而影响准确性的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

基于计算机视觉的点生成无人机目标初始跟踪框的方法，包括以下步骤：

a.根据用户选择的目标点获取初始填充框；

b.获取初始填充框的边缘响应图；

c.以目标点为中心点，当中心点在一定范围内滑动时，令初始填充框跟随中心点滑动，并且进行尺度缩放，产生N个窗口；

d.基于用户选择的目标点对产生的N个窗口进行筛选；

e.利用边缘响应图，对筛选过后的窗口进行基于轮廓密度的评分，选取评分最高的窗口作为最优的目标跟踪框。

作为进一步优化，步骤a中，用户通过点击拍摄图像上的位于目标物体上的点的方式选择目标点，从而获取初始填充框。

作为进一步优化，步骤a中，设镜头拍摄得到的图像尺寸高宽分别为h_o和w_o，用户选取的目标点为(x₀,y₀)，记初始充框的高度和宽度为h_p和w_p，其中心坐标位置为(x_p,y_p)，则有：

其中r和k均为常数，根据空间先验知识及实际应用场景人为设定：

若无人机飞行较高，图像中目标较小，则r和k设定为较小的值；

若无人机离目标较近，图像中目标较大，则r和k设定为较大的值。

作为进一步优化，步骤b中，利用基于结构化随机森林的边缘响应，获得初始填充框的边缘响应图。

作为进一步优化，步骤c具体包括：