结合多种特征匹配和粒子滤波的目标自动跟踪方法及系统

摘要

本发明涉及结合多种特征匹配和粒子滤波的目标跟踪方法及系统，该目标跟踪系统由视频采集模块、跟踪算法运算模块和输出控制模块三部分组成。视频采集模块完成采集卡的初始化和图像的实时采集；跟踪算法运算模块包括基于灰度模板区域匹配的粒子滤波跟踪、基于颜色概率分布的粒子滤波跟踪和基于SIFT特征匹配的粒子滤波跟踪三种跟踪方式，实现在平移空间和仿射空间的目标跟踪；输出控制模块利用跟踪所得到的目标位置的中心，作为发送给云台的控制指令，实现摄像机跟随目标物体的运动。

主权项

基于灰度模板区域匹配的粒子滤波跟踪算法，其特征包括：A、以传统区域匹配跟踪方法中的灰度模板为目标描述形式，具体包括：A1、目标的先验知识包括目标的灰度模板的建立；A2、在初始帧中，用差分法等自动目标检测或人机交互的方法得到目标的初始描述；A3、采用矩形框来表示目标的姿态；A4、对于一个矩形框来说，其姿态包括五个参数：矩形框的中心位置水平和垂直坐标，矩形框的高度和宽度，矩形框沿高度方向与水平轴的夹角；B、将区域匹配算法和粒子滤波跟踪方法结合起来，具体包括：B1、用粒子加权和来表示目标参数的估计值，粒子的权值与匹配值成比例。B2、粒子数的选择与实际跟踪要求有关，粒子数越多，跟踪越稳定，精度越高，但同时计算量也越大。根据跟踪情况进行折衷选择、动态调整。B3、每一帧中，对每个粒子进行系统状态转移以及系统观测，计算粒子的权值，并将所有粒子进行加权以输出目标状态的估计值，然后进行粒子重采样过程。C、在仿射空间进行运动参数搜索，具体包括：C1、运动模型选择具有两个参数的平移模型和具有五个参数的仿射模型，包括水平方向和垂直方向的位移和尺度以及旋转角度。C2、粒子与运动模型一致，具有相同维数。