一種基于曲率中心的跟蹤局部被遮擋的物體的方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露了一種基于曲率中心的跟蹤局部被遮擋物體的方法，所述方法包括對視頻中移動目標進行處理，通過支撐函數(shù)計算一幀圖像中移動目標的曲率中心；找到物體被遮擋部分與剩余部分曲率中心之間的聯(lián)系；求出被遮擋部分的曲率中心的速度變化；建立預測模型跟蹤局部被遮擋的物體。本發(fā)明通過基于曲率中心方法的實現(xiàn)了跟蹤局部被遮擋的物體的效果，在減少算法復雜度的情況下，能夠準確的跟蹤到局部被遮擋的物體。
【專利說明】一種基于曲率中心的跟蹤局部被遮擋的物體的方法
【【技術領域】】
[0001]本發(fā)明涉及視頻跟蹤領域，特別涉及一種基于曲率中心(Steiner點)的跟蹤局部被遮擋的物體的方法
【【背景技術】】
[0002]目前，目標的跟蹤與識別已廣泛應用于各個領域，如:安全監(jiān)控、農(nóng)作物生長速度測定、軍事系統(tǒng)、航空航天、智能機器人、自動監(jiān)控系統(tǒng)、醫(yī)學圖像分析以及視頻壓縮等。實現(xiàn)目標跟蹤識別的方法主要有基于襯比度的方法、差分閾值法、質(zhì)心法、相關法、特征識別法等。其中基于目標特征的方法是當前的研究熱點。特征點能代表運動物體的局部或全局信息，能很好的反應物體的運行信息。但是，目前存在的跟蹤算法對像素變化非常敏感，如當光照變化，物體被遮擋時或者物體互相重疊時，大多數(shù)跟蹤算法碰到這種情況往往會丟失跟蹤目標。
[0003]Steiner點是一個物體的幾何中心。由Shephard在1960年定義的，從此以后，Steiner點開始被關注并且用它來解決各種各樣的問題。它只與物體的凸包有關，并且可以通過支持函數(shù)來計算。而支撐函數(shù)的計算復雜性是O(n)。Steiner點具有很好的代數(shù)性質(zhì)，例如連續(xù)性、旋轉(zhuǎn)不變性、可加性等。近年來Steiner點在圖像領域得到迅速的發(fā)展，提取物體的邊界、利用Steiner點進行圖像的反模糊化等等。
[0004]在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人利用Steiner點來跟蹤局部被遮擋的物體的方法，主要解決了兩個問題，即:1)找到到物體被遮擋部分與剩余部分Steiner點之間的聯(lián)系，并能求解未被遮擋物體的Steiner點,進而跟蹤物體。2)利用Steiner點減少了計算的復雜性。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于`Steiner點的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，所述基于Steiner點對局部被遮擋的物體的跟蹤的方法，能夠準確的跟蹤到被局部被遮擋的移動物體，并且降低了計算的復雜性。
[0006]為了達到本發(fā)明的目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供一種基于Steiner點的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，所述方法包括:對視頻中移動目標進行處理，通過支撐函數(shù)計算一幀圖像中移動目標的Steiner點；找到物體被遮擋部分與剩余部分Steiner點之間的聯(lián)系；求出被遮擋物體Steiner點的速度變化；建立預測模型進而跟蹤局部被遮擋的物體。
[0007]設Kn為η維歐式空間Rn上的非空有界閉子集，Kn被賦予線性結(jié)構(gòu)，即集合Kn滿足加法和數(shù)乘的封閉性。設Slri為空間Rn上的一個單位球面，C(Slri)是Slri到R的連續(xù)函數(shù)空間，對C(Slri)可以賦予一個上確界泛輸，如:對A e Kn，定義A的支撐函數(shù)為:
[0008]hA:Sn 1 — R, e — max {〈a, e>:a e A}
[0009]其中〈，> 表示空間上的內(nèi)積運算，e為單位向量。[0010]映射A — hA是一一映射，即每一個閉凸集都可以用它的支撐函數(shù)唯一地表示。
[0011]對于一幀圖像，P是一圖像里的一個移動物體的凸包；凸包P有M個頂點即P={Pl，P2,…ΡΜ};則通過支持函數(shù)可的物體P的Steiner點為:
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于曲率中心(Steiner點)的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，其特征在于，所述方法包括: 對視頻中移動目標進行處理，通過支撐函數(shù)計算一幀圖像中移動目標的Steiner點； 找到物體被遮擋部分與剩余部分Steiner點之間的聯(lián)系； 求出被遮擋部分的Steiner點的速度變化； 建立預測模型跟蹤局部被遮擋的物體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Steiner點的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，其特征在于，所述對視頻中移動目標進行處理，通過支撐函數(shù)計算一幀圖像中移動目標的Steiner 點: 設Kn為η維歐式空間Rn上的非空有界閉子集，Kn被賦予線性結(jié)構(gòu)，即集合Kn滿足加法和數(shù)乘的封閉性；設S-1為空間Rn上的一個單位球面，C(Slri)是Slri到R的連續(xù)函數(shù)空間，對C (Slri)可以賦予一個上確界泛輸，如:對A e Kn，定義A的支撐函數(shù)為:hA:Sn 1 — R, e — max {〈a, e>:a ∈ A} 其中〈，> 表示空間上的內(nèi)積運算，e為單位向量； 映射A — hA是一一映射，即每一個閉凸集都可以用它的支撐函數(shù)唯一地表示； 對于一幀圖像，P是一圖像里的一個移動物體的凸包；凸包P有M個頂點即P = (P1,P2, “.ΡΜ};則通過支持函數(shù)可的物體P的Steiner點為:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Steiner點的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，其特征在于，找到物體被遮擋部分與剩余部分Steiner點之間的聯(lián)系； 對于一幀圖像，P是一圖像里的一個移動物體的凸包A和P2分別是被遮擋部分和沒有被遮擋部分，則物體被遮擋部分與剩余部分Steiner點之間的聯(lián)系:s (P) =s (P1)+s (P2)-S (P1 η P2) 其中“ η ”表示集合P1和P2的交集； 實際上s(Pi η P2)表示運動物體與遮擋物交接的邊沿部分；因此，當知道物體整體Steiner點時，即知道S (P)，知道未被遮擋部分Steiner點時，即S (P2)，就可以求出物體被遮擋部分的Steiner點。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Steiner點的跟蹤局部被遮擋的物體的方法，其特征在于，求出被遮擋物體未被遮擋部分的Steiner點的速度變化； 對于一個移動的目標P，遇到障礙物M，當它漸漸的被M的過程中，未被遮擋部分的Steiner點的速度變化為:
St (P)=V-Sd(P) 其中V為物體移動的速度，Sd(P)為物體被遮擋時Steiner點向后偏移的速度。如果物體以勻速運動，則物體的未被遮擋部分的Steiner點的運行也是勻速的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的計算出未被遮擋部分Steiner點的速度的的方法,其特征在于，建立預測模型跟蹤局部被遮擋的物體；利用牛頓金典力學公式，當物體以速度V運動時，未被遮擋部分的Steiner點時按速度St(p)運動；物體運行的時間為t.則物體的位置為:S=St(p)Xt.可以求出物體的運動軌跡。
【文檔編號】G06T7/20GK103871083SQ201410126651
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】梁久禎, 王德江 申請人:江南大學