智能目标跟踪轨迹记录方法技术

本发明专利技术涉及智能目标跟踪轨迹记录方法，采用多个摄像头采集目标图像，通过多目测距得到目标运动的三维轨迹，包括以下步骤：当每个摄像头检测采集图像中的目标为跟踪目标时，采用KCF跟踪算法对跟踪目标进行跟踪；根据每个摄像头采集的图像中目标的位置得到目标的三维坐标；并记录三维坐标进行显示。本发明专利技术利用改进的M‑KCF高速跟踪算法跟踪目标，测量精度高，速度快，适用于目标移动速度较快或者系统实时性要求较高的情况。

【技术实现步骤摘要】
智能目标跟踪轨迹记录方法
本专利技术涉及计算机跟踪领域，具体是通过跟踪算法跟踪目标，然后通过视差原理计算目标的三维坐标，最后形成轨迹的一种智能目标跟踪轨迹记录方法。
技术介绍
目标的跟踪是计算机视觉的一个重要研究领域。随着科技的发展，目标跟踪以及目标轨迹记录在交通监控、行人流量、天文观测、自动驾驶、飞行器研发等领域有着很实用的价值。针对目标跟踪，国内外大量学者做了很多工作。现在常见的目标跟踪算法几乎已经能够达到实时跟踪的目的。不过在一些领域，例如飞行器的研发领域，或者对目标跟踪实时性要求较高的领域中。由于目标速度较快，或者实时性要求较高，传统的跟踪方法不能够达到实时跟踪的目的。
技术实现思路
针对以往跟踪系统不能跟跟踪快速移动的目标或者系统本身实时性不够好等问题，本专利技术提出采用改进的高速跟踪算法来跟踪目标，最终达到记录目标轨迹的目的。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：智能目标跟踪轨迹记录方法，采用多个摄像头采集目标图像，通过多目测距得到目标运动的三维轨迹，包括以下步骤：当每个摄像头检测采集图像中的目标为跟踪目标时，采用KCF跟踪算法对跟踪目标进行跟踪；根据每个摄像头采集的图像中目标的位置得到目标的三维坐标；并记录三维坐标进行显示。所述KCF跟踪算法包括以下步骤：1)使用所有摄像头当前采集图像中的跟踪目标作为正样本，对正样本循环位移之后得到负样本；2)采用正样本、负样本更新KCF跟踪算法得到KCF跟踪算法中SVM分类器的参数w以及常量w0；3)每个摄像头分别输入下一帧采集图像，分别将下一帧采集图像的特征x代入函数f(x)＝wTx+w0；x为图像的特征，w0为分类平面的常量；判断每个摄像头的f(x)最大值是否大于0；若当前摄像头中f(x)的最大值大于0，则f(x)最大值对应的特征x位置为当前摄像头下一帧采集图像中的目标位置；否则，则目标丢失，停止跟踪；当所有摄像头均判断完毕，返回步骤1)，直到目标消失或手动停止。所述对正样本循环位移之后得到负样本具体为：将正样本与由单位矩阵构成的循环矩阵相乘，构成负样本；C(x)是一个n×n的循环矩阵，通过一个1×n的向量x的循环移位获得：所述w通过以下步骤得到：将X带入下式得w＝(XXT+λI)-1XTy其中，X为循环矩阵进行离散傅里叶变换后所得矩阵；y表示样本标签，正样本为1，负样本为-1；λ为参数；I为单位矩阵。所述根据每个摄像头采集的图像中目标的位置得到目标的三维坐标具体为：根据各摄像头中的每帧图像中的目标位置得到每帧中目标与设定原点的距离；根据每帧的距离以及各摄像头每帧图像中的目标位置，得到目标每帧的三维坐标。本专利技术具有以下有益效果及优点：1、本专利技术采用工业PC作为上位机，测量系统组成结构简单，其可靠性高、成本低、性能高。2、本专利技术算法支持最低2个以上摄像机，视频采集单元数量越多精度越高、数量少则部署简便。3、本专利技术利用改进的M-KCF高速跟踪算法跟踪目标，测量精度高，速度快，适用于目标移动速度较快或者系统实时性要求较高的情况。4、本专利技术通过计算机控制程序实现数据处理计算，计算精度高，通过数字显示单元准确、直观显示测试结果。5、本专利技术采用工业PC，该系统组成结构简单，可靠性高、成本低；百米内的目标轨迹记录质量相当高，速度快，大大减少观测员的投入。附图说明图1为本专利技术整个系统结构框架图；图2为本专利技术识别跟踪系统程序流程图；图3为本专利技术坐标计算记录系统程序流程图；图4为本专利技术的数据管理模块方框图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术公开智能目标轨迹跟踪记录系统。该系统包括上位机、双(多)目视频采集单元以及显示模块。所述上位机包含智能跟踪、三维轨迹记录模块。上位机接收视频采集单元的数字信号，所述上位机根据接收到的数字信号通过智能跟踪、三维轨迹记录模块来记录目标的运行轨迹，其中，智能跟踪系统通过使用目标识别、以及复杂背景下高速目标跟踪算法来识别、计算并记录目标的运行轨迹，之后将所记录的运行轨迹输出到显示模块显示；所述视频采集单元为双(多)目摄像头，采集不同角度的目标运行轨迹视频，然后输入上位机；所述显示模块通过接受上位机输入的目标运行轨迹来生成目标运行轨迹的三维显示图。该系统通跟踪程序实现目标的跟踪、轨迹的计算以及记录、最后显示目标运行的三维轨迹。一种智能目标跟踪轨迹记录系统，硬件部分包括上位机、双(多)目视频采集单元和显示模块：上位机接收视频采集单元的数字信号，所述上位机将对接收到的数字信号进行智能识别、跟踪、轨迹计算并记录、最后输出至显示模块显示；所述视频采集单元信号输出端与上位机相连；所述显示模块接收到上位机输出目标运行轨迹的坐标，并输出到显示部分。上位机中存储控制程序，其中包括目标识别模块、跟踪模块、目标运行轨迹三维坐标计算模块、坐标轨迹存储模块。该系统通过上位机控制程序，执行如下测量步骤：步骤1)启动控制程序初始化模块，对整个系统的基本参数设置，通过上述参数设置最终控制整个系统的运作。步骤2)启动目标识别模块，等待目标进入双(多)目视频采集单元。等待目标进入双(多)目视频采集单元之后，目标识别模块来判断物体。是否为需要跟踪的目标。步骤3)启动跟踪模块，当步骤2)的判别为真时。当跟踪模块启动后，一直运行到目标消失或者手动操作停止。步骤4)启动目标运行轨迹三维坐标计算、记录模块，当步骤3)停止时。计算出目标运行轨迹三维坐标并记录在上位机硬盘中。步骤5)启动显示模块接收上位机输出的目标运行轨迹三维坐标，最后生成可视化三维轨迹显示给用户。步骤6)启动数据管理模块，所述数据管理模块包括测试信息、被测物信息、操作位置、数据表、存储、调出和打印。控制程序初始化模块对整个系统进行基本参数的设置，包括相机数量以及参数的设定、需要识别的目标特征、目标大小、包括触发跟踪的阈值、跟踪算法的参数、目标轨迹坐标计算的参数、显示模块中坐标拟合算法的参数等等。目标识别模块的目的是捕获进入视频采集单元的目标。当目标进入视频采集单元采集范围时，启动识别模块中的识别算法来判别判断进入物体是否为需要跟踪的目标。目标跟踪模块是使用算法来确定视频采集单元中目标的位置，目标跟踪模块接收视频采集单元输入到上位机中的视频数据，根据数据的每一帧的图像以及上一帧的目标位置来判断视频这一帧中目标的位置。并将当前目标的位置信息记录。三维坐标计算、记录模块是根据跟踪算法跟踪的目标在不同角度拍摄的视频中的位置以及每个相机的世界坐标等数据计算出来的目标三维坐标。针对每帧计算出来的三维坐标，系统都记录下来，然后将数据提供给显示模块。显示模块包括目标轨迹拟合显示区域、目标位移轨迹数值显示区域、系统参数设置和数据表区。目标位移轨迹拟合显示：显示测量出的目标轨迹三维坐标点以及拟合出来的目标运行轨迹曲线。系统参数设置：设置测量方式、参数。目标位移轨迹数值显示：测量数据的显示、保存。数据管理模块，其中测量信息:包括测试者和测试时间；被测目标信息包括被测物号、种类；操作位置实现选择数据存储文件的路径和文件的命名；数据表测量数据显示在规范数据报表中；存储实现测量数据的保存；调出实现测量数据的查询；打印实现数据报表的打印。如图4所示。能目标跟踪轨迹记录系统，硬件部分包括上位机、双(多)目视频采集单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能目标跟踪轨迹记录方法，其特征在于采用多个摄像头采集目标图像，通过多目测距得到目标运动的三维轨迹，包括以下步骤：当每个摄像头检测采集图像中的目标为跟踪目标时，采用KCF跟踪算法对跟踪目标进行跟踪；根据每个摄像头采集的图像中目标的位置得到目标的三维坐标；并记录三维坐标进行显示。

【技术特征摘要】
1.智能目标跟踪轨迹记录方法，其特征在于采用多个摄像头采集目标图像，通过多目测距得到目标运动的三维轨迹，包括以下步骤：当每个摄像头检测采集图像中的目标为跟踪目标时，采用KCF跟踪算法对跟踪目标进行跟踪；根据每个摄像头采集的图像中目标的位置得到目标的三维坐标；并记录三维坐标进行显示。2.根据权利要求1所述的智能目标跟踪轨迹记录方法，其特征在于所述KCF跟踪算法包括以下步骤：1)使用所有摄像头当前采集图像中的跟踪目标作为正样本，对正样本循环位移之后得到负样本；2)采用正样本、负样本更新KCF跟踪算法得到KCF跟踪算法中SVM分类器的参数w以及常量w0；3)每个摄像头分别输入下一帧采集图像，分别将下一帧采集图像的特征x代入函数f(x)＝wTx+w0；x为图像的特征，w0为分类平面的常量；判断每个摄像头的f(x)最大值是否大于0；若当前摄像头中f(x)的最大值大于0，则f(x)最大值对应的特征x位置为当前摄像头下一帧采集图像中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏筱筠，刘飞，张乘龙，杲颖，崔冬静，王宏娟，郭建，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21