一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110428446A(43)申请公布日2019.11.08(21)申请号201910579480.4(22)申请日2019.06.28(71)申请人武汉大学地址430072湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学(72)发明人杜博邵佳武辰张乐飞(74)专利代理机构武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)42222代理人严彦(51)Int.Cl.G06T7/246(2017.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法(57)摘要本发明提供一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法，其特征在于：采用核相关滤波过程实现卫星视频目标跟踪，并在核特征空间中引入互补的两种特征，其中一个特征是梯度方向直方图HOG，用于检测目标的轮廓和纹理信息，另一个特征是光流OF，用于检测目标的变化像素；通过自适应融合策略，利用两种特征在不同卫星视频中的优势，实现对卫星视频数据集中小目标进行鲁棒且精准的跟踪，能够实现对卫星视频中运动的飞机、列车以及小车等目标进行实时精准的跟踪。CN110428446ACN110428446A权利要求书1/2页1.一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法，其特征在于：采用核相关滤波过程实现卫星视频目标跟踪，并在核特征空间中引入互补的两种特征，其中一个特征是梯度方向直方图HOG，用于检测目标的轮廓和纹理信息，另一个特征是光流OF，用于检测目标的变化像素；通过自适应融合策略，利用两种特征在不同卫星视频中的优势，实现对卫星视频数据集中小目标进行鲁棒且精准的跟踪。2.根据权利要求1所述基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法，其特征在于：自适应融合策略的实现过程包括以下步骤，步骤1，将首帧以目标为中心的图像块分别输入到采用HOG特征和采用OF特征的子核相关滤波，并通过高斯分布构建训练样本的标签，训练获得两个初步的子核相关滤波器；步骤2，以第一帧所跟踪目标为中心，剪切n倍目标大小的图像块，分别输入到步骤1训练的两个子核相关滤波器。得到对应的两个响应图fhog(t),fof(t)；其中，t用于标识第t帧图像，hog用于标识HOG特征相关参数，of用于标识OF特征相关参数，n为预设的取值；步骤3，按照以下公式计算两个特征对卫星视频数据集的表征质量，并获得该视频的主导特征dom和辅助特征aux，Vhog＝max(fhog(2))Vof＝max(fof(2))其中，Vi＝max(fi)，δi是fi的方差，i用于表示hog或of，fii是特征i的响应图，Vi是响应图fi中的最大值，fhog(2),fof(2)分别表示第二帧图像的hog特征、of特征相关滤波响应图；步骤4，在后续帧的跟踪中按照以主导特征dom为主，辅助特征aux为辅的原则进行自适应融合，根据融合后的响应图确定目标的位置；融合公式如下，f(x)＝γdomfdom(x)+γauxfaux(x)其中，γdom和γaux分别表示主导特征、辅助特征的权值；x表示输入的单帧图像，fdom(x)、faux(x)、f(x)分别表示输入主导特征的相关滤波的响应图，输入辅助特征的相关滤波的响应图，以及最后线性加权之后的响应图。3.根据权利要求2所述基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法，其特征在于：步骤4中，以主导特征dom为主，辅助特征aux为辅的实现方式包括以下子步骤，步骤4.1，初始化γdom＝1,γaux＝0；步骤4.2，通过如下线性插值更新权重γdom,γaux，γdom(T)＝(1-η)γdom(T-1)+ηVdom(T)γaux(t)＝(1-η)γaux(t-1)+ηVaux(t)其中，η为线性更新权重，γdom(t)表示第t帧图像的主导特征的权值，γdom(t-1)表示第t-1帧图像的主导特征的权值，γaux(t)表示第t帧图像的辅助特征的权值，γaux(t-1)表示第t-1帧图像的辅助特征的权值，Vdom(t)是第t帧主导特征的响应图中的最大值，Vaux(t)是2CN110428446A权利要求书2/2页第t帧辅助特征的响应图中的最大值；步骤4.3，判断γdom(t)是否小于预先设定的阈值，如果小于则在持续跟踪时返回步骤4.2继续更新，否则重置γdom＝1,γaux＝0在持续跟踪时返回步骤4.2继续更新。4.根据权利要求1或2或3所述基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法，其特征在于：所述卫星视频数据集中小目标包括飞机、列车以及小车。3CN110428446A说明书1/6页一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法技术领域[0001]本发明属于卫星视频目标跟踪技术领域，具体涉及一种基于混合核相关滤波的卫星视频目标跟踪方法。背景技术[0002]目