基于梯度特征的暗环境视频目标实时跟踪方法技术

技术编号:11002305 阅读:171 留言:0更新日期:2015-02-05 00:14
本发明专利技术公开了一种基于梯度特征的暗环境视频目标实时跟踪方法。以多尺度矩形滤波器作为信号采样矩阵,以稀疏随机高斯矩阵作为压缩感知矩阵,借助向量积分图算法可快速提取样本特征;向量积分图步骤采用裁剪模版方法有效减少冗余计算。本发明专利技术利用1邻域LHOG提取特征,适用于黑夜、井下光照条件差,目标可能发生旋转、形变的目标跟踪,识别率高,为目标跟踪提供了可靠的结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,属于图像模式识 别

技术介绍
计算机视觉目标跟踪领域普遍采用检测式跟踪架构,该架构通过生成少量的正负 样本在线训练分类器,将跟踪任务转化为检测任务。这是因为目标检测领域取得了重大进 展,分类器技术也被大量研究并不断取得进步,有效保证了跟踪的成功率。检测任务需要 对采集到的样本进行特征提取,以反映样本的特点,便能够进行样本分类和判别,传统的特 征提取方法需要依赖经验进行构造,K. H. Zhang等提出一种基于压缩感知的特征提取方法 (Compressive Tracking),通过将广义Haar特征与一系列多尺度滤波器卷积以保证特征 的多尺度性质,再利用随机稀疏高斯矩阵对特征进行降维以保证跟踪的实时效果。但广义 Haar特征存在对光照亮度、目标旋转敏感的特性,本专利技术使用LHOG特征改进特征提取的流 程,在保证实时性和稳定性的基础上,令目标跟踪算法能够适应低照度、目标旋转、光照变 化等各类容易引起目标丢失的场景。
技术实现思路
为了克服现有跟踪算法不能处理极端照度场景中目标跟踪的问题。本专利技术提出了 一种适合井下、夜间等特殊环境的基于梯度特征的目标实时跟踪方法,该方法利用LHOG进 行梯度特征提取,使提取后的特征包含了丰富的样本的统计信息,利用梯度特征对光照不 敏感的特性,使跟踪系统能够在昏暗环境中达到较高跟踪成功率。 本专利技术公开了一种,包括初始化阶 段和目标跟踪阶段,所述初始化阶段包括以下步骤: 1)在初始化时,计算稀疏采样矩阵 a)计算信号采样矩阵O ; b)计算稀疏感知矩阵¥ ; c)计算稀疏采样矩阵?,其中? = V ?①; 2)创建一个由50个贝叶斯弱分类器级联而成的二分类朴素贝叶斯分类器H(X), 每一个贝叶斯弱分类器hjx。)都是基于表示标签为y = 1的正样本和标签为y = 0的负样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于梯度特征的暗环境视频目标实时跟踪方法,其特征在于,包括初始化阶段和目标跟踪阶段,所述初始化阶段包括以下步骤: 1)在初始化时,计算稀疏采样矩阵 a)计算信号采样矩阵Φ; b)计算稀疏感知矩阵Ψ; c)计算稀疏采样矩阵Θ,其中Θ=Ψ·Φ; 2)创建一个由50个贝叶斯弱分类器级联而成的二分类朴素贝叶斯分类器H(x),每一个贝叶斯弱分类器hc(xc)都是基于表示标签为y=1的正样本和标签为y=0的负样本的两个正态分布其中(μy,c,σy,c)表示标签为y的第c维特征对应的贝叶斯弱分类器的正态判别曲线的参数值;所述目标跟踪阶段包括以下步骤: 1)视频图像中第k帧进行目标探测 a)以第k‑1帧跟踪到的目标Ok‑1为中心进行候选样本采集,在第k帧内采集到ny个欧氏距离满足的样本构成候选样本集合其中为候选样本搜索半径;b)计算包含全部候选样本z∈zy的最小矩形区域∪z(z∈zy),对该矩形区域图像片依次进行灰度化、l邻域LHOG编码、向量积分,最终得到向量积分图I; c)以稀疏采样矩阵Θ中的非零元素的对角线为标尺,用对角线减法从向量积分图I中提取每个候选样本z∈zy的压缩编码特征值x,有z→x(z∈zy); d)对包含ny个候选样本的候选样本集合zy排序并编号为每个候选样本zr的压缩编码特征值xr输入第k‑1帧训练好的二分类朴素贝叶斯分类器,计算分类得分其中d表示特征xr的总维度,xr,c表示来自第r个候选样本zr的压缩编码特征xr的第c维,分类得分最大的xr对应的第r个样本即是第k帧跟踪到的目标Ok;2)视频图像中第k帧的二分类朴素贝叶斯分类器更新 a)以第k帧跟踪到的目标Ok为中心进行正负样本采集,在第k帧内采集到n1个欧氏距离满足的样本构成正样本集合其中为正样本搜索半径,在第k帧内采集到n0个欧氏距离满足的样本构成负样本集合其中为负样本搜索内径,为负样本搜索外径;b)计算包含全部正负样本的最小矩形区域∪z(z∈z1∪z0),对该矩形区域图像片依次进行灰度化、l邻域LHOG编码、向量积分,最终得到向量积分图I; c)以稀疏采样矩阵Θ中的非零元素的对角线为标尺,用对角线减法从向量积分图I中提取每个正负样本z∈z1∪z0的压缩编码特征值x,有z→x(z∈z1∪z0); d)对二分类朴素贝叶斯分类器进行更新 其中和分别为正样本的压缩编码特征的均值和方差,n1为正样本个数,x1,r为第r个正样本的压缩编码特征,其中和分别为负样本的压缩编码特征的均值和方差,n0为负样本个数,x0,r为第r个负样本的压缩编码特征。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于梯度特征的暗环境视频目标实时跟踪方法,其特征在于,包括初始化阶段 和目标跟踪阶段,所述初始化阶段包括以下步骤: 1) 在初始化时,计算稀疏采样矩阵 a) 计算信号采样矩阵〇 ; b) 计算稀疏感知矩阵W ; c) 计算稀疏采样矩阵〇,其中〇 = W ?①; 2) 创建一个由50个贝叶斯弱分类器级联而成的二分类朴素贝叶斯分类器H(x),每一 个贝叶斯弱分类器匕〇〇都是基于表示标签为y = 1的正样本和标签为y = 0的负样本的,其中(U y,。,〇 y,。)表示标签为y的第c维特征对 应的贝叶斯弱分类器的正态判别曲线的参数值; 所述目标跟踪阶段包括以下步骤: 1) 视频图像中第k帧进行目标探测 a) 以第k-1帧跟踪到的目标CV1为中心进行候选样本采集,在第k帧内采集到ny个欧 氏距离满足OSlI Z-Oyir2 Sr;的样本构成候选样本集合5 = {z I OSlI其 中<为候选样本搜索半径; b) 计算包含全部候选样本z e Zy的最小矩形区域U z (z e Zy),对该矩形区域图像片 依次进行灰度化、1邻域LHOG编码、向量积分,最终得到向量积分图I ; c) 以稀疏采样矩阵?中的非零元素的对角线为标尺,用对角线减法从向量积分图I中 提取每个候选样本z G Zy的压缩编码特征值X,有Z - X (z G Zy); d) 对包含ny个...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙继平杜东璧
申请(专利权)人:中国矿业大学北京
类型:发明
国别省市:北京;11

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