1.一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法,其特征在于包括以下步骤:
计算多级平移滤波器模板的尺寸:读取视频序列第1帧,根据目标尺寸(high,width)和目标运动速度的估计峰值vmax计算平移滤波器的最大尺寸,用变量sizemax=(size_highmax,size_widthmax)表示,根据目标运动的估计加速度a、目标尺寸及平移滤波器最大尺寸计算平移滤波器模板的级别m,根据平移滤波器模板级别m计算各级滤波器模板的尺寸,记为window_sz_i,其中1≤i≤m;
确定多级平移滤波器模板:在目标中心位置(xn,yn),根据m级平移滤波器模板的尺寸window_sz_i,确定确定高斯型标签yf_i,截取图像块patch_for_train_i_n,其中n表示帧数;分别提取图像块特征,添加余弦窗得到平移特征样本xf_for_train_i_n,利用平移高斯型标签和平移特征样本得到m个不同尺寸的平移滤波器模板,用α_i表示;
确定多级平移滤波器的输出响应输出:令n=n+1,读取视频序列第n帧,在第n-1帧目标中心位置(xn-1,yn-1),按照平移滤波器模板尺寸window_sz_i截取图像块patch_for_det_i_n,提取图像特征并添加余弦窗得到待检测平移特征样本zf_for_det_i_n,利用平移模板α_i计算得到响应输出矩阵response_i以及响应峰值max_response_i;
判断平移滤波器模板是否满足响应峰值要求:判断响应峰值max_response_i是否大于事先设置的输出响应阈值R,其中i的初始值为1,若是,则判定第i级平移平移滤波器响应峰值满足需求,令响应输出矩阵response=response_i,响应峰值max_response=max_response_i,进入步骤:预测目标中心在当前帧的位置,否则判定第i级平移滤波器响应峰值不满足需求,i=i+1,进入步骤:在多级平移滤波器模板中选择合适的响应输出;
在多级平移滤波器模板中选择合适的响应输出:比较两个级别的平移滤波器模板计算得到的响应峰值,若max_response_i-1>max_response_i,则选择第i-1级平移滤波器模板的响应输出,即令响应输出矩阵response=response_i-1,响应峰值max_response=max_response_i-1;否则返回步骤:判断平移滤波器模板是否满足响应峰值要求;
根据平移滤波器预测目标中心在当前帧的位置:根据平移滤波器的响应输出峰值max_response在响应输出矩阵response中的位置,预测目标中心在当前第n帧的位置(xn,yn);返回步骤:确定多级平移滤波器模板。
2.根据权利要求1所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法,其特征在于,所述
3.根据权利要求1所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法,其特征在于,所述平移滤波器模板的级别其中γ
是事先设置的步长系数,Tmin是事先设置的最小步长;所述window_sz_1=Tmin·(high,width),其中Tmin是事先设置的最小步长,
2≤i≤
m,其中γ是事先设置的步长系数。
4.根据权利要求1所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法,其特征在于,所述平移滤波器模板 其中,α表示α_i, 表示逆傅里叶变换,(·)*表示共轭,表示高斯型标签的傅里叶变换,λ是正则化参数, 是核矩阵K的生成样本的傅里叶变换,核矩阵K是一个循环矩阵,矩阵第一行为核矩阵的生成样本。
5.根据权利要求1所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪方法,其特征在于,所述表示逆傅里叶变换,表示傅里叶变换,α表示α_i,⊙表示矩阵元素点乘运算符,kxz表示样本x和待检测样本z的核矩阵的生成矩阵。
6.一种基于多级模板的相关滤波目标跟踪系统,其特征在于包括:
视频序列;
计算机
以及
一个或多个程序,其中所述一个或多个程序被存储在计算机的存储器中,并且被配置成由所述计算机的处理器执行,所述程序包括:计算多级平移滤波器模板的尺寸模块:读取视频序列第1帧,根据目标尺寸(high,width)和目标运动速度的估计峰值vmax计算平移滤波器的最大尺寸,用变量sizemax=(size_highmax,size_widthmax)表示,根据目标运动的估计加速度a、目标尺寸及平移滤波器最大尺寸计算平移滤波器模板的级别m,根据平移滤波器模板级别m计算各级滤波器模板的尺寸,记为window_sz_i,其中1≤i≤m;
确定多级平移滤波器模板模块:在目标中心位置(xn,yn),根据m级平移滤波器模板的尺寸window_sz_i,确定确定高斯型标签yf_i,截取图像块patch_for_train_i_n,其中n表示帧数;分别提取图像块特征,添加余弦窗得到平移特征样本xf_for_train_i_n,利用平移高斯型标签和平移特征样本得到m个不同尺寸的平移滤波器模板,用α_i表示;
确定多级平移滤波器的输出响应输出模块:令n=n+1,读取视频序列第n帧,在第n-1帧目标中心位置(xn-1,yn-1),按照平移滤波器模板尺寸window_sz_i截取图像块patch_for_det_i_n,提取图像特征并添加余弦窗得到待检测平移特征样本zf_for_det_i_n,利用平移模板α_i计算得到响应输出矩阵response_i以及响应峰值max_response_i;
判断平移滤波器模板是否满足响应峰值要求:判断响应峰值max_response_i是否大于事先设置的输出响应阈值R,其中i的初始值为1,若是,则判定第i级平移平移滤波器响应峰值满足需求,令响应输出矩阵response=response_i,响应峰值max_response=max_response_i,进入步骤:预测目标中心在当前帧的位置,否则判定第i级平移滤波器响应峰值不满足需求,i=i+1,进入在多级平移滤波器模板中选择合适的响应输出模块;
在多级平移滤波器模板中选择合适的响应输出模块:比较两个级别的平移滤波器模板计算得到的响应峰值,若max_response_i-1>max_response_i,则选择第i-1级平移滤波器模板的响应输出,即令响应输出矩阵response=response_i-1,响应峰值max_response=max_response_i-1;否则返回判断平移滤波器模板是否满足响应峰值要求模块;
根据平移滤波器预测目标中心在当前帧的位置模块:根据平移滤波器的响应输出峰值max_response在响应输出矩阵response中的位置,预测目标中心在当前第n帧的位置(xn,yn),返回确定多级平移滤波器模板模块。
7.根据权利要求6所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪系统,其特征在于,所述
8.根据权利要求6所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪系统,其特征在于,所述平移滤波器模板的级别其中γ
是事先设置的步长系数,Tmin是事先设置的最小步长;所述window_sz_1=Tmin·(high,width),其中Tmin是事先设置的最小步长,
2≤i≤
m,其中γ是事先设置的步长系数。
9.根据权利要求6所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪系统,其特征在于,所述平移滤波器模板 其中,α表示α_i, 表示逆傅里叶变换,(·)*表示共轭,表示高斯型标签的傅里叶变换,λ是正则化参数, 是核矩阵K的生成样本的傅里叶变换,核矩阵K是一个循环矩阵,矩阵第一行为核矩阵的生成样本。
10.根据权利要求6所述的基于多级模板的相关滤波目标跟踪系统,其特征在于,所述表示逆傅里叶变换,表示傅里叶变换,α表示α_i,⊙表示矩阵元素点乘运算符,kxz表示样本x和待检测样本z的核矩阵的生成矩阵。