[发明专利]一种基于尺度自适应和遮挡处理的航拍目标跟踪方法

摘要

本发明公开一种基于尺度自适应和遮挡处理的航拍视频跟踪方法。步骤包括：对于航拍视频的每一帧输入图像，计算在当前尺度下KCF跟踪器响应函数的峰值，判断目标是否受到遮挡，若受到遮挡，就停止对跟踪器参数的更新，若没有受到遮挡，则继续进行尺度变化的探测；通过阈值限定的方法每次去计算一个大的尺度或一个小的尺度，探测出描述当前目标状态的最佳尺度，并更新当前尺度和跟踪器的参数。本发明在对航拍视频中的目标进行跟踪的过程中具有很好的鲁棒性和实时性，可以实现对航拍目标的准确持续跟踪。

主权项

1.一种基于尺度自适应和遮挡处理的航拍目标跟踪方法，其特征在于，通过判断KCF跟踪器的响应值，来处理航拍视频跟踪过程中目标受到的遮挡问题和尺度变化问题，具体实现步骤如下：(1)输入视频的第一帧，并根据第一帧中目标的初始位置初始化KCF跟踪器，同时初始化当前尺度Scale为目标初始大小；(2)用S标记当前目标的尺度大小：S＝Scale；(3)读取下一帧进行处理，计算在当前尺度S下KCF跟踪器的响应函数f(z)的峰值Peak：Peak＝max(f(z))；F(f(z))＝F(k^xz)⊙F(α)其中，k^xz是对训练样本x和测试样本z构建的核函数矩阵，F表示的是离散傅里叶变换矩阵，α是跟踪的训练参数，f(z)是响应函数，包含了跟踪目标在当前帧的测试样本z的所有循环移位的响应值，其中响应值最大的位置就是目标新的跟踪位置；(4)为了检测遮挡的发生，首先构建一个遮挡状态判断集合P＝{p₁,p₂,p₃,p₄,p₅}来判断遮挡状态，p₁,p₂,p₃,p₄,p₅是跟踪过程中需要迭代更新的响应函数f(z)的峰值Peak，初始值设为0；P的更新策略是：当上一次更新了p₁后，下一次就更新p₂，即从p₁到p₅依次进行顺序更新，以保证集合P的稳定性；检测遮挡是否发生，遮挡问题的具体处理步骤如下：4a)对当前帧的响应函数f(z)的峰值Peak做一个判断：若Peak大于集合P中的每一个元素乘以波动阈值，其中波动阈值取值0.75，则判定当前目标未受到遮挡，并用当前的Peak值更新集合P中的一个元素，继续转到步骤5)进行尺度变化的探测，否则转至步骤4b)；4b)判定当前目标受到遮挡，根据参数更新机制，停止跟踪器参数α的更新，同时停止对集合P的更新和对尺度变化的探测，返回步骤2)继续处理下一帧；(5)在判断目标未受到遮挡之后继续进行尺度变化的探测，判断当前帧的Peak值是否大于阈值T；(6)如果Peak大于T，保持当前尺度不变，并根据参数更新机制更新跟踪器参数α，返回步骤2)继续跟踪下一帧；若Peak小于阈值T，则进行下面的尺度探测：6a)首先探测一个大的尺度：S＝S*step，判断在这个大尺度下跟踪器的响应峰值Peak是否大于阈值T，若大于，则转至步骤7)，否则转入步骤6b)；step是尺度探测的步长，取值1.05；6b)探测一个小尺度：S＝S/step，判断在这个小尺度下跟踪器的Peak值是否大于阈值T，若大于，就转至步骤7)，若小于，则返回步骤6a)继续探测一个更大的尺度或是一个更小的尺度，直到满足阈值条件，探测到描述当前目标的最佳尺度；(7)更新跟踪器参数α和当前尺度：Scale＝S，转至步骤2)继续进行下一帧的跟踪。