[发明专利]一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法

说明书

本发明涉及一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，基于覆盖隧道全部道路的各相机，结合图像拼接技术，应用图像特征点匹配技术，实现目标对象的定位，并采用多特征融合的粒子滤波目标跟踪算法，针对目标对象随各图像时间排序的定位，实现追踪，并引入边缘特征、纹理特征、颜色特征因素，保证目标对象移动轨迹的联系性与可靠性，并在实际应用中，将定位轨迹呈现于三维平台上，实现隧道内目标对象的准确定位。

技术领域

本发明涉及一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，属于公路隧道目标定位技术领域。

背景技术

随着我国交通建设的发展，我国已经具有全球最长里程的高速公路，也是隧道、桥梁建设最多的国家。隧道给我们带来交通便利的同时，也对隧道内目标的定位跟踪带来了挑战。在隧道内监控摄像机较多的情况下，对于隧道内各个监控摄像机而言，由于监控范围有限，监视器上显示的是各个摄像机监控到的实时图像，整个隧道的全景图像则需要人工逐一或自动定时去切换画面，不能实时将整个隧道直观展示出来。同时，监视器中的画面也是一幅一幅单个摄像机监控范围的场景，在没有对各个监控画面做融合处理的情况下，监控画面内容的连续性差，不便于后台管控人员快速发现并追踪隧道内的异常情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于视觉信息的隧道目标轨迹跟踪方法，能够对隧道内的目标对象进行连续实时跟踪定位，提高隧道内目标对象定位的准确性。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了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，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。

作为本发明的一种优选技术方案：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。

作为本发明的一种优选技术方案：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；