[发明专利]一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法

权利要求书

1.一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，用于针对目标隧道内的目标对象实现轨迹跟踪，其特征在于，包括如下步骤：

步骤A.在目标隧道内部沿途依次布设各个相机，且相邻相机图像捕获区域的彼此对接区域相重叠，然后进入步骤B；

步骤B.构建世界坐标系，同时分别针对各个相机，构建相机的三维坐标系、以及捕获图像的二维坐标系，并根据相机内部参数、外部参数的标定，获得各捕获图像二维坐标系经对应相机三维坐标系、到世界坐标系的转换关系，然后进入步骤C；

步骤C.基于目标隧道内部各相机的工作，获得目标时间段内、各相机分别捕获的图像，作为各帧待处理图像，然后进入步骤D；

步骤D.分别提取各待处理图像中的特征点，并在相邻时序待处理图像之间、实现特征点的匹配，然后进入步骤E；

步骤E.基于相邻时序待处理图像之间特征点的匹配，获得目标对象所在的各帧待处理图像，作为各帧初级处理图像，并进入步骤F；

步骤F.获得各帧初级处理图像中目标对象在图像中的深度信息，并结合各帧初级处理图像中目标对象在对应捕获图像二维坐标系下的二维坐标，根据各捕获图像二维坐标系经对应相机三维坐标系、到世界坐标系的转换关系，获得各帧初级处理图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，然后进入步骤G；

步骤G.基于各帧初级处理图像的时间排序，针对各帧初级处理图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，获得目标对象在世界坐标系下的轨迹，即获得目标对象对应目标时间段内、在世界坐标系下的轨迹。

2.根据权利要求1所述一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，其特征在于：还包括步骤FG如下，执行完步骤F之后，进入步骤FG；

步骤FG.分别针对目标对象位于图像重叠区域所对应的各组两帧初级处理图像，先针对两帧初级处理图像进行融合拼接，并根据该两帧初级处理图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，获得融合拼接图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，接着由融合拼接图像作为初级处理图像、替换该两帧初级处理图像；然后进入步骤G。

3.根据权利要求2所述一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，其特征在于：所述步骤FG中，分别针对目标对象位于图像重叠区域所对应的各组两帧初级处理图像，执行如下步骤FG1至步骤FG5，然后进入步骤G；

步骤FG1.获取组中两帧初级处理图像之间相匹配的各组特征点对，然后进入步骤FG2；

步骤FG2.根据各组特征点对中、各特征点分别在其对应捕获图像二维坐标系下的二维坐标，采用RANSAC方法，计算获得该两帧初级处理图像之间的单应矩阵H，然后进入步骤FG3；

步骤FG3.根据该两帧初级处理图像之间的单应矩阵H，将该两帧初级处理图像转换至同一平面中，并计算确定该两帧初级处理图像之间的图像重叠区域，然后进入步骤FG4；

步骤FG4.应用最优缝合线算法，获得该两帧初级处理图像之间图像重叠区域中的最优缝合线，然后进入步骤FG5；

步骤FG5.根据该两帧初级处理图像之间图像重叠区域中的最优缝合线，针对两帧初级处理图像进行融合拼接，并根据该两帧初级处理图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，获得融合拼接图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，接着由融合拼接图像作为初级处理图像、替换该两帧初级处理图像。

4.根据权利要求1所述一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，其特征在于：所述步骤G中，基于各帧初级处理图像的时间排序，应用多特征融合的粒子滤波目标跟踪算法，针对各帧初级处理图像中目标对象在世界坐标系下的三维坐标，执行跟踪处理，获得目标对象在世界坐标系下的轨迹，即获得目标对象对应目标时间段内、在世界坐标系下的轨迹。