[发明专利]一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法

权利要求书

1.一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、获取目标视频第一帧图像作为输入图像f，对输入图像f进行仿射变换，得到n个输入样本f_i，i＝1,2，…，n，n各输入样本产生的二维高斯分布作为输出图像，得n个输出图像g_i，i＝1,2，…，n；

步骤2、每个输入样本与相应的输出图像组成一个输入输出对，对每个输入输出对进行反向操作，得到n个初始化滤波器；

步骤3、将初始化滤波器、输入样本、输出图像通过傅里叶变换转换至频域中，对频域中的初始化滤波器和输入样本进行相关操作得到实际输出，最小化多个输入输出对的理想输出与实际输出差的平方求和作为滤波器的初始化公式；

步骤4、对滤波器的初始化公式求偏微分，并求最优滤波器；

步骤5、从下一帧图像开始，将前一帧训练好的最优滤波器与本帧输入图像进行仿射变换得到的输入样本进行相关操作，并取其算数平均值，然后将算数平均值由频域转换到空域；

步骤6、通过空域中的结果体现目标状态，同时在线更新最优滤波器，重复步骤5，实现目标跟踪。

2.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，步骤2具体过程为：

步骤2.1、每个输入样本与相应的输出图像组成一个输入输出对(f_i，g_i)；

步骤2.2、输入图像f、输出图像g与滤波器h的关系为：代指相关操作；

步骤2.3、对每个输入输出对进行反向操作：

h_i＝g_i/f_i； (1)

式(1)中，h_i表示第i个输入输出对对应的初始滤波器。

3.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，步骤3所述理想输出是指视频中第一帧输入图像所对应的人工指定的的输出图像。

4.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，步骤3具体过程为：

步骤3.1、将初始化滤波器、输入样本通过傅里叶变换转换至频域中，得到频域中的初始化滤波器H_i、输入样本F_i；

步骤3.2、对频域中的输入样本F_i和初始化滤波器H_i进行相关操作得到实际输出F_i⊙H_i^*；

其中，⊙代指频域中的点乘操作，*代表复共轭；

步骤3.3、计算理想输出与实际输出的差的平方；

步骤3.4、对n个输入输出对均执行步骤3.1-步骤3.3操作，得到n个差的平方；

步骤3.5、最小化n个差的平方和作为滤波器的初始化公式；

式(2)中，G_i为理想输出。

5.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，步骤4具体过程为：对H^*求偏微分，用w和v分别代表H_i^*的行和列，取：

可得：

即为最优滤波器。

6.根据权利要求1所述一种基于傅里叶变换和仿射变换的目标跟踪的方法，其特征在于，步骤6中对滤波器进行在线更新的公式为：

式(3)中，i表示仿射变换得到的n个样本的索引，j表示第j帧，η表示学习率。