基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法技術

一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視作一個新團塊，提取當前幀中所有團塊，并計算團塊的質心、寬度和高度，并添加到新團塊列表；對每一個已被跟蹤的團塊，通過與已被跟蹤團塊的位置和大小及其卡爾曼預測的位置和大小進行碰撞分析；對每一個新團塊，通過與已被跟蹤團塊及其卡爾曼預測團塊的位置及大小進行碰撞分析；對已被跟蹤的團塊進行判斷，若存在碰撞，則采用帶權重的粒子濾波進行預測跟蹤得到目標團塊，若不存在碰撞，則尋找距離上一幀里的團塊最近的當前幀的團塊作為目標團塊，最后將得到的目標團塊添加到跟蹤軌跡。

Multi target tracking method based on connected region combined nearest neighbor and particle filter

A connected region with multiple target tracking method based on particle filter and nearest neighbor search, connected region from the foreground image, each connected region is regarded as a new mass, extracting all clumps in the current frame, and calculate the mass centroid, width and height, and added to the list of new mass; every one has by tracking mass collision analysis with the location and size of Calman and its prediction has been tracking the size and position of the masses; for each new mass, with the size and location has been tracking and prediction of Calman mass in mass collision analysis; to judge has been tracking mass, if there exists collision then, using particle filter weighted prediction of tracking target mass, if there is no collision, is looking for a distance in the current frame frame mass clumps as recently The target blob is finally added to the tracking trajectory of the resulting target blob.

【技術實現步驟摘要】
基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法
本專利技術屬于視頻處理和圖像智能分析
，涉及一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法。
技術介紹
隨著視頻監控技術的迅速發展，監控視頻資料也已成為海量數據，快速實現海量視頻中目標的跟蹤和定位顯得日益迫切，因此，目標跟蹤技術已成為當今社會研究的熱點問題。多目標跟蹤中存在大量地碰撞和遮擋問題，增加了多目標跟蹤的復雜性，也使得實現更加困難。均值漂移和粒子濾波是兩種常用的目標跟蹤方法，均值漂移算法是一種確定性的跟蹤算法，這種跟蹤算法通常可以轉化為最優化問題，即尋找目標的最優匹配，基于均值漂移算法的目標跟蹤算法簡單、實時性好，但是易收斂到局部極值點，不能對跟蹤窗口進行自適應調節，當目標機動性較強，尺度變化明顯，存在不同程度的遮擋，或光照變化較強時，跟蹤效果不理想。粒子濾波是一種隨機性跟蹤算法，它是基于蒙特卡洛模擬和遞推貝葉斯估計，采用多個粒子，有效地表達了跟蹤的不確定性，對遮擋情況下的跟蹤表現出了較強的魯棒性，但是存在粒子退化現象，而且計算量大，實時性較差。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，該方法在源視頻中多個運動目標間發生緊隨碰撞或交叉遮擋情況時，能夠有效實現單個目標的跟蹤，且跟蹤穩定。本專利技術技術方案如下：一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，其特征在于按照以下步驟實施：步驟1，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視作一個新團塊，提取當前幀中所有團塊，并計算團塊的質心、寬度和高度，并添加到新團塊列表；步驟2，對每一個已被跟蹤的團塊，通過與已被跟蹤團塊的位置和大小及其卡爾曼預測的位置和大小進行碰撞分析；步驟3，對每一個新團塊，通過與已被跟蹤團塊及其卡爾曼預測團塊的位置及大小進行碰撞分析；步驟4，對已被跟蹤的團塊進行判斷，若存在碰撞，則采用帶權重的粒子濾波進行預測跟蹤得到目標團塊，若不存在碰撞，則尋找距離上一幀里的團塊最近的當前幀的團塊作為目標團塊，最后將得到的目標團塊添加到跟蹤軌跡。本專利技術所提出的基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，在源視頻中多個運動目標間發生緊隨碰撞或交叉遮擋情況時，能夠有效實現單個目標的跟蹤，且跟蹤穩定。具體實施方式本專利技術所述一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，包括構建背景模型、目標檢測和目標跟蹤三個模塊。所述的構建背景模型模塊采用自適應的混合高斯模型對視頻幀圖像進行處理，對每一個像素判定其是前景還是背景，得到前景圖像和背景圖像，并實時重建背景模型；所述目標檢測模塊是使用背景重建模塊得到的前景圖像檢測新進入場景的所有團塊，然后將較小的團塊(可能是噪聲引起的)和與已經被跟蹤團塊有重疊的團塊丟棄，并通過圖像邊界檢測和運動一致性檢測進行篩選，丟棄不合標準的團塊，將真正的新團塊保存到團塊列表中，并對所有新團塊進行順序ID編號；所述目標跟蹤模塊是在背景重建模塊和目標檢測模塊對目標進行檢測的基礎上，實現對目標的跟蹤。本專利技術所述基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，其目標跟蹤模塊按照以下步驟實施：本專利技術的一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，按照以下步驟實施：步驟1，采用自適應的混合高斯模型對視頻幀圖像進行處理，對每一個像素判定其是前景還是背景，得到前景圖像和背景圖像，并實時重建背景模型。步驟2，使用步驟1中得到的前景圖像檢測新進入場景的所有團塊，然后將較小的團塊(可能是噪聲引起的)和與已經被跟蹤團塊有重疊的團塊丟棄，并通過圖像邊界檢測和運動一致性檢測進行篩選，丟棄不合標準的團塊，將真正的新團塊保存到團塊列表中，并對所有新團塊進行順序ID編號。步驟3，在步驟1和步驟2對目標進行檢測的基礎上，實現對目標的跟蹤。按照以下步驟實施：步驟31，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視作一個新團塊，提取當前幀中所有團塊，并計算團塊的質心、寬度和高度，并添加到新團塊列表；步驟32，對每一個已被跟蹤的團塊，通過與已被跟蹤團塊的位置和大小及其卡爾曼預測的位置和大小進行碰撞分析；步驟33，對每一個新團塊，通過與已被跟蹤團塊及其卡爾曼預測團塊的位置及大小進行碰撞分析，碰撞分析的具體過程為：對一個新團塊，與已追蹤著的團塊作比對，判斷是否有交叉；對一個新團塊，與已追蹤著的團塊的kalman預測信息作比對，判斷是否有交叉；只要兩種情況有一種交叉，則認為新團塊與已追蹤著的團塊有交叉；若有兩個已追蹤的團塊與同一個新團塊有交叉，則認為這兩個已追蹤著的團塊發生碰撞。步驟4，對已被跟蹤的團塊進行判斷，若存在碰撞，則采用帶權重的粒子濾波進行預測跟蹤得到目標團塊，若不存在碰撞，則尋找距離上一幀里的團塊最近的當前幀的團塊作為目標團塊，最后將得到的目標團塊添加到跟蹤軌跡。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，其特征在于按照以下步驟實施：步驟1，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視作一個新團塊，提取當前幀中所有團塊，并計算團塊的質心、寬度和高度，并添加到新團塊列表；步驟2，對每一個已被跟蹤的團塊，通過與已被跟蹤團塊的位置和大小及其卡爾曼預測的位置和大小進行碰撞分析；步驟3，對每一個新團塊，通過與已被跟蹤團塊及其卡爾曼預測團塊的位置及大小進行碰撞分析；步驟4，對已被跟蹤的團塊進行判斷，若存在碰撞，則采用帶權重的粒子濾波進行預測跟蹤得到目標團塊，若不存在碰撞，則尋找距離上一幀里的團塊最近的當前幀的團塊作為目標團塊，最后將得到的目標團塊添加到跟蹤軌跡。

【技術特征摘要】
1.一種基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，其特征在于按照以下步驟實施：步驟1，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視作一個新團塊，提取當前幀中所有團塊，并計算團塊的質心、寬度和高度，并添加到新團塊列表；步驟2，對每一個已被跟蹤的團塊，通過與已被跟蹤團塊的位置和大小及其卡爾曼預測的位置和大小進行碰撞分析；步驟3，對每一個新團塊，通過與已被跟蹤團塊及其卡爾曼預測團塊的位置及大小進行碰撞分析；步驟4，對已被跟蹤的團塊進行判斷，若存在碰撞，則采用帶權重的粒子濾波進行預測跟蹤得到目標團塊，若不存在碰撞，則尋找距離上一幀里的團塊最近的當前幀的團塊作為目標團塊，最后將得到的目標團塊添加到跟蹤軌跡。2.根據權利要求1所述的基于連通區域結合最近鄰和粒子濾波的多目標跟蹤方法，其特征在于：步驟(3)中，從前景圖像尋找連通區域，每一個連通區域視...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張丹普，張曉林，王亞靜，
申請(專利權)人：北京航天長峰科技工業集團有限公司，
類型：發明
國別省市：北京,11