[发明专利]实时目标位姿跟踪方法、装置、计算机设备和存储介质

权利要求书

1.一种实时目标位姿跟踪方法，其特征在于，所述方法包括：

获取待跟踪海上目标的三维模型和初始位姿参数，根据所述初始位姿参数渲染所述三维模型得到投影轮廓；

以在所述投影轮廓上均匀采样的二维图像点为圆心构建局部区域，根据目标尺度更新所述局部区域的半径，得到自适应局部区域模型；所述目标尺度包括所述投影轮廓的最小外接矩形尺度；

根据所述自适应局部区域模型中局部区域的局部前景统计信息和局部背景统计信息，得到局部区域内每一像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率，根据所述自适应局部区域模型中像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率，构建海上目标的分割能量函数；

采用高斯牛顿法迭代求解所述分割能量函数，当所述分割能量函数达到最大值时，输出位姿变化量，根据所述位姿变化量进行序列图像中海上目标的位姿跟踪。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始位姿参数渲染所述三维模型得到投影轮廓包括：

根据所述初始位姿参数将所述海上目标在三维模型对应的世界坐标系中的位置变换为在相机坐标系中的位置；

根据预标定的摄像机内参数对应的内参数矩阵以及所述海上目标在相机坐标系中的位置，得到三维模型顶点到二维图像点的透视投影；

根据所述透视投影，得到三维模型对应二维图像中目标的投影掩膜；

根据所述二维图像中每一二维投影点与所述投影掩膜中轮廓点的欧式距离，得到符号距离函数为：

其中，，为二维投影点，为投影掩膜上的轮廓点，为投影轮廓；

根据所述符号距离函数为零时的点集得到投影轮廓为。

3.根据权利要求1或2任一项所述的方法，其特征在于，所述以在所述投影轮廓上均匀采样的二维图像点为圆心构建局部区域，根据目标尺度更新所述局部区域的半径，得到自适应局部区域模型包括：

在所述投影轮廓对应的目标三维模型顶点集中筛选三维模型顶点；所述三维模型顶点对应的二维图像点在投影轮廓上均匀分布；

以所述二维图像点为圆心，得到投影轮廓上的局部区域，根据目标尺度更新所述局部区域的半径，得到自适应局部区域模型。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据目标尺度更新所述局部区域的半径的步骤包括：

根据所述投影轮廓的最小外接矩形尺度得到半径更新机制为：

其中，为第帧图像中第个局部区域的半径，为第帧中的目标三维模型投影轮廓最小外接矩形的宽度，为第帧中的目标三维模型投影轮廓最小外接矩形的高度，为敏感系数，为尺度偏置系数，为半径变化区间长度，为最小半径参数；

根据所述半径更新机制更新所述局部区域的半径。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述自适应局部区域模型中局部区域的局部前景统计信息和局部背景统计信息，得到局部区域内每一像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率包括：

分别根据所述局部区域的局部前景统计信息和局部背景统计信息，得到前景颜色外观模型和背景颜色外观模型，分别根据每一所述局部区域的前景颜色外观模型和背景颜色外观模型，得到局部区域内每一像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率；所述像素前景后验概率为：

其中，为像素对应的像素前景后验概率，为第个局部区域局部前景区域的颜色直方分布图，为第个局部区域局部背景区域的颜色直方分布图，为分布在中的概率，，为输入图像，为输入图像中的像素，为输入图像中像素的RGB值，为前景颜色外观模型，为背景颜色外观模型，为局部前景权重，为局部背景权重；

所述像素背景后验概率为：

其中，为像素对应的像素背景后验概率，为分布在中的概率。