申请/专利权人：徐州工程学院

申请日：2016-07-11

公开（公告）日：2020-07-24

公开（公告）号：CN106204484B

主分类号：G06T5/00(20060101)

分类号：G06T5/00(20060101);G06T7/174(20170101);G06T7/20(20170101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.24#授权;2017.01.04#实质审查的生效;2016.12.07#公开

摘要：一种基于光流和局部不变特征的交通目标跟踪方法，首先对输入视频图像利用高斯背景建模构建初始模板，提取前景目标；接着利用SURF变换算法检测目标特征点；然后通过构建图像多分辨率小波金字塔改进LK稀疏光流法对特征点进行检测和跟踪目标，并制定自适应模板实时更新策略，判断是否最后一帧，若是最后一帧，结束跟踪；若不是最后一帧，则进行模板更新判断；若不需模板更新，则继续跟踪；若需要模板更新，则按照更新方法更新模板和跟踪窗口后，再继续跟踪；该方法匹配准确快速，降低冗余数据，自适应性强，对目标车辆形变、高速、噪声、光照不均、部分遮挡等复杂环境有较高鲁棒性，提高了车辆辨识能力，与传统方法相比有明显优势，在智能交通目标跟踪系统中有着良好的应用前景。

主权项：1.一种基于光流和局部不变特征的交通目标跟踪方法，其方法特征在于：1对输入视频图像采用在线自适应高斯混合模型得到前景目标，建立目标初始模板及跟踪窗口，利用SURF尺度不变特征变换算法检测目标局部特征点；具体方法为：在线自适应高斯混合模型背景建模后，将当前帧和背景帧差分，提取前景车辆，并用滤波、形态学腐蚀开闭去掉噪声和道路信息，建立目标初始模板及跟踪窗口；2提升小波构造多分辨率变换金字塔改进LK稀疏光流法，对SURF算法提取的目标局部特征点计算光流运动估计；包括如下步骤：1算法假设像素邻域空间内运动矢量相同,得到光流能量函数如式1所示； 式中表示灰度在x，y方向，以及t时间的偏导数；u，v是该像素点光流x，y方向的速度分量；邻域内各像素点的权重用WX窗口加权函数表示，使得邻域区域同外围区域相比，对约束产生更大影响，Ω是光流一致的像素点t时刻的邻域范围；2设▽IX＝Ix,IyT，V＝u,vT，用最小二乘法求解方程2，最小化能量函数E，从而求解光流，得式3：ATW2AV＝ATW2B2V＝ATW2A-1ATW2B3其中，各个参数的表示为：A＝▽IX1，▽IX2，▽IX3，…▽IXnT，W＝diagWX1,WX2,WX3,…WXn,B＝-ItX1，ItX2，ItX3，…ItXnT；3相邻帧图像通过提升小波在多尺度分解图像,按精度递减顺序构造不同分辨率的提升小波金字塔图像，从而提升像素最大移动距离；提升小波算法不依赖傅里叶变换；利用小波金字塔层与层间的位移传递计算，使得不同尺度上的位移量相比原始位移量缩小；包括如下步骤：a.通过提升小波算法在多尺度分解图像,构造提升小波金字塔，令In-1x,y为第n-1层的金字塔图像，Inx,y为上层图像，n为金字塔总层数；令gm为金字塔中第m+1层初始估计的光流矢量，Δfm为光流计算矢量值，最上层光流初始值为gn-1＝0；各层之间光流映射关系如式4所示，根据上层图像对下层金字塔图像进行光流计算如式5所示：gm-1＝kgm+Δfm4 b.选取3层金字塔，顶层光流量g2＝0，根据式3求取Δf2的光流计算矢量值，带入式4中，得到2层光流量g1＝kΔf2，依次迭代，进一步求得最底层的光流量g0以及Δf0的值，f＝g0+Δf0，因此初始图像的光流值为： c.令光流在计算时每次处理的移动距离DMAX为1像素，利用提升小波分辨率金字塔计算后将像素最大移动距离提升为2m+1-1DMAX，当m取3时，构造4层金字塔，带入DMAX＝1，则最大位移量是15像素；3跟踪过程进行模板更新判断，根据模板更新方法自适应更新跟踪窗口：算法实时检测是否最后一帧，若是，结束跟踪；若不是，则按照如下步骤进行模板更新判断及实施具体跟踪策略；1在模板更新过程中，无需每帧都更新，否则会增加系统运行负担；将步骤1中建立的目标跟踪窗口内的SURF特征点分配权值Wj，接近目标的权值较大，接近背景的小；2当特征点估计位置超出跟踪窗口一定比例时，更新模板；令窗口内外特征点分别为：N内，N外，若N外与N内加N外的比值大于阈值K时，说明外点的影响大，则更新模板，K取0.25，否则继续跟踪；3更新模板时，更新跟踪窗口，令跟踪窗口包含所有光流估计特征点，将检测到的SURF特征点和前一帧的跟踪模板进行特征匹配，匹配后按照下式更新所有特征点权值：W′jt＝CαWjt+1M+1-αWjt-17其中W′jt为t时刻更新后的权值，M为特征点总个数，C为归一化系数，α是为了使特征模板在更新时，降低对背景环境的变化的敏感程度引入的折中系数，α取0.7；4更新结束后，删除掉权值低的特征点，提高特征点纯度，完成模板更新。

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权利要求：

百度查询： 徐州工程学院 一种基于光流和局部不变特征的交通目标跟踪方法

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