[发明专利]一种目标跟踪抗遮挡的方法及装置

说明书

本发明涉及一种目标跟踪抗遮挡的方法及装置，用于解决有遮挡情况下的目标跟踪。本发明首先选定图像序列中的跟踪目标；其次利用卷积神经网络对图像序列中前后相邻两帧图像中的所述跟踪目标进行位置跟踪；然后提取跟踪目标特征并根据所述跟踪目标的特征向量计算跟踪置信度；最后根据跟踪置信度判断是否存在遮挡，若无遮挡则直接输出跟踪结果，否则进行目标轨迹预测，然后输出跟踪结果。本发明方法可以快速简单进行跟踪效果评价，易于实现并保证实时性要求。所使用的工程化实现算法与人工特征提取方法相比，识别准确率更高。通过抗遮挡算法可以有效解决跟踪目标丢失或被遮挡的情况。

技术领域

本发明涉及图像目标跟踪技术领域，具体涉及一种目标跟踪抗遮挡的方法及装置对感兴趣目标进行持续跟踪时，会出现遮挡等情况，使得跟踪目标丢失。

背景技术

目标视觉跟踪是与许多现实应用相关的重要问题，包括视频监控、自主车辆导航、人机交互等。跟踪的过程一般是在给定视频初始帧中选定目标对象，并获取目标的初始状态(如位置和大小)，在后续帧中自动估计移动对象的状态。

基于多层网络的卷积神经网络，可以在有效提取不同层次的特征，相比传统的图像处理算法，在目标检测与分类上有着极大的泛化能力和准确程度。而将卷积神经网络应用在视觉目标跟踪上，可以有效提取不同类型目标不同层次特征，并结合相关滤波作为判别式，进行快速准确的视觉跟踪。

尽管视觉跟踪已经研究了几十年，但由于部分遮挡、快速和突然的物体运动、照明变化以及视点和姿势的大变化等各种因素，目标跟踪仍然是一个具有挑战性的问题。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种解决跟踪目标遮挡情况下的方法。本方法采用全卷积孪生网络，对输入图像序列或者视频中目标进行持续快速跟踪，设计了一种新的检测机制，基于快速高效的跟踪置信度参数，来判断跟踪的目标是否被遮挡，从而决定是否更新模板。如果出现遮挡并不断预测物体运动轨迹，并不断纠正。

在输入的视频中第一帧选定需要跟踪的目标。将该帧与后续帧输入全卷积孪生网络，提取跟踪目标的特征，两个卷积神经网络共享权值。提取输入图像对中目标回归模型，然后通过相关滤波方法，筛选相关度强的图谱，在频域中进行计算完成目标跟踪。通过跟踪置信度参数T判断跟踪过程是否出现遮挡等异常情况，并不断刷新计算跟踪置信度指标参数T。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种目标跟踪抗遮挡的方法，包括以下步骤：

获取图像序列并选定跟踪目标；

利用卷积神经网络对图像序列中前后相邻两帧图像中的所述跟踪目标进行位置跟踪；

提取跟踪目标特征并根据所述跟踪目标的特征向量计算跟踪置信度；

根据跟踪置信度判断是否存在遮挡，若无遮挡则直接输出跟踪结果，否则进行目标轨迹预测，然后输出跟踪结果。

进一步的，所述的跟踪目标的选定方法包括人为选择矩形区域框选跟踪目标或利用运动物体检测算法自动选取跟踪目标。

进一步的，所述的利用卷积神经网络对图像序列中前后相邻两帧图像中的所述跟踪目标进行位置跟踪，包括：

选择相邻两帧分别作为全卷积非对称孪生网络的两个分支的输入；其中前一帧x'为模板图片，下一帧图像z'为测试图片，对应目标物搜索图像，用于在矩形区域内利用滑动窗口进行搜索；

在所述全卷积非对称孪生网络的其中一个分支网络后加入相关滤波，对所述全卷积非对称孪生网络的两个分支做互相关；

构建空间映射用于表达相邻两帧的互相关结果，特征映射中的最大值及为目标位置。