專利名稱：一種基于置信度和多幀判決的目標(biāo)識(shí)別跟蹤轉(zhuǎn)換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及一種目標(biāo)識(shí)別跟蹤轉(zhuǎn)換方法，通過目標(biāo)識(shí)別結(jié)果的置信度和連續(xù)多幀的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行綜合判決，使得自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的工作模式能自主地由目標(biāo)識(shí)別階段準(zhǔn)確而可靠地轉(zhuǎn)換為目標(biāo)跟蹤階段。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)要完成目標(biāo)的自動(dòng)識(shí)別，往往需要經(jīng)歷檢測(cè)、識(shí)別和跟蹤階段。其中，檢測(cè)和識(shí)別階段實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)任務(wù)，這個(gè)階段的算法往往需要耗費(fèi)較多的時(shí)間。同時(shí)，由于圖像的質(zhì)量、姿態(tài)或尺度變化的影響，無法保證每幀圖像都取得正確的識(shí)別結(jié)果。而跟蹤算法是基于目標(biāo)識(shí)別結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用了前后幀圖像的連續(xù)性信息，只在目標(biāo)所在的局部區(qū)域搜索，具有數(shù)據(jù)量較小、計(jì)算耗費(fèi)時(shí)間少和對(duì)目標(biāo)位置定位精確的特點(diǎn)。所以，自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)常常要在檢測(cè)識(shí)別的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)換到跟蹤階段，即由目標(biāo)檢測(cè)和識(shí)別階段來確定跟蹤階段所需要的初始參考幀圖像及目標(biāo)的基準(zhǔn)位置。而在轉(zhuǎn)換過程中，有可能會(huì)出現(xiàn)識(shí)別錯(cuò)誤的情況，在這種情況下，如何避免錯(cuò)誤的識(shí)別結(jié)果對(duì)跟蹤階段造成影響，選擇出其中正確的識(shí)別結(jié)果作為跟蹤的初始參考幀，使得自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)能快速、準(zhǔn)確和可靠地轉(zhuǎn)換到目標(biāo)跟蹤階段，是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種基于置信度和多幀判決的目標(biāo)識(shí)別跟蹤轉(zhuǎn)換方法，通過目標(biāo)識(shí)別結(jié)果的置信度和連續(xù)多幀的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行綜合判決，使得自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的工作模式能自主地由目標(biāo)識(shí)別階段準(zhǔn)確而可靠地轉(zhuǎn)換為目標(biāo)跟蹤階段。該方法的主要流程包括⑴圖像輸入，(2)目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別，⑶計(jì)算識(shí)別結(jié)果的置信度，目標(biāo)位置一致性判斷，(5)綜合決策，根據(jù)置信度信息和多幀識(shí)別結(jié)果，決定轉(zhuǎn)換是否結(jié)束并轉(zhuǎn)入跟蹤階段。根據(jù)需求，規(guī)定該轉(zhuǎn)換方法必須在K幀內(nèi)完成，即該目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)最多進(jìn)行K次檢測(cè)識(shí)別后，必須轉(zhuǎn)換到跟蹤狀態(tài)。設(shè)該過程中的連續(xù)實(shí)時(shí)圖像序列為Ik，k= Ρ··Κ，大小均為MXN像素。則本方法的執(zhí)行順序如下(1)圖像輸入，輸入第k幀實(shí)時(shí)圖像Ik和模板圖像Z，Ik(i，j)表示實(shí)時(shí)圖像Ik第 i行第j列像素點(diǎn)的灰度值，模板圖像Z大小為mXn像素，模板圖像的第i'行第j ‘列像素點(diǎn)的灰度值為Z(i'，j')，且實(shí)時(shí)圖像必須大于模板圖像，即M >m，N > η。(2)目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別，利用目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別算法，在實(shí)時(shí)圖像上逐像素地進(jìn)行模板匹配，識(shí)別出實(shí)時(shí)圖像Ik中的目標(biāo)，目標(biāo)位置記為TARGETk(X，y)。(3)計(jì)算識(shí)別結(jié)果的置信度，置信度表明識(shí)別結(jié)果的可靠程度，通過綜合考慮實(shí)時(shí)圖像和模板圖像中各個(gè)因素的影響，本發(fā)明設(shè)計(jì)出計(jì)算識(shí)別結(jié)果置信度的模型如下根據(jù)模型
權(quán)利要求
1. 一種基于置信度和多幀判決的目標(biāo)識(shí)別跟蹤轉(zhuǎn)換方法，用于對(duì)目標(biāo)的連續(xù)實(shí)時(shí)圖像序列I進(jìn)行處理，通過目標(biāo)識(shí)別結(jié)果的置信度和連續(xù)多幀的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行綜合判決，實(shí)現(xiàn)由目標(biāo)識(shí)別階段到目標(biāo)跟蹤階段的轉(zhuǎn)換，該方法具體步驟如下(1)輸入任意第k幀實(shí)時(shí)圖像Ik和模板圖像Z其中，Ik(i，j)表示實(shí)時(shí)圖像Ik第i行第j列像素點(diǎn)的灰度值，k= 1，…，K，K為圖像序列總幀數(shù)，模板圖像Z大小為mXn像素，模板圖像的第i'行第j'列像素點(diǎn)的灰度值為 Z(i' , j')，且實(shí)時(shí)圖像Ik大于模板圖像，SPM>m，N>n;(2)目標(biāo)檢測(cè)識(shí)別在實(shí)時(shí)圖像Ik上逐像素地進(jìn)行模板匹配，識(shí)別出實(shí)時(shí)圖像Ik中的目標(biāo)，其中目標(biāo)位置記為 TARGETk (x，y)；(3)計(jì)算識(shí)別結(jié)果的置信度r;(4)目標(biāo)位置一致性判斷，即判斷由第1幀到第k幀識(shí)別出的目標(biāo)位置是否在同一個(gè)位置上；(5)根據(jù)步驟(4)步中獲得的目標(biāo)位置信息，判斷是否滿足轉(zhuǎn)化終止條件并轉(zhuǎn)入跟蹤階段，其具體過程如下(a)如果前k幀實(shí)時(shí)圖像識(shí)別出的目標(biāo)位置保持一致，即有目標(biāo)位置編號(hào)Positionk= Position^ =…=Position1 = 1，則轉(zhuǎn)步驟(b)進(jìn)行判決；如果前k幀實(shí)時(shí)圖像識(shí)別出的目標(biāo)位置出現(xiàn)了不一致的情況，則轉(zhuǎn)步驟(c)進(jìn)行判決；(b)當(dāng)識(shí)別結(jié)果正確的概率達(dá)到一定程度時(shí)，轉(zhuǎn)換到跟蹤階段(i)對(duì)第k幀實(shí)時(shí)圖像Ik進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別后，根據(jù)前k幀識(shí)別結(jié)果的平均置信度7， 計(jì)算出該識(shí)別結(jié)果正確的概率β，其中，前k幀實(shí)時(shí)圖像識(shí)別結(jié)果正確的概率β為(ii)比較β和轉(zhuǎn)換條件中要求達(dá)到的正確概率的最小值α，如果β彡α，表明達(dá)到了轉(zhuǎn)換的條件，轉(zhuǎn)到步驟(iv)；否則，表明未達(dá)到轉(zhuǎn)換的條件，轉(zhuǎn)步驟(iii)；(iii)如果k= K，表明已經(jīng)達(dá)到識(shí)別過程所要求的幀數(shù)限制條件，識(shí)別過程終止，轉(zhuǎn)到步驟(iv)；否則，識(shí)別過程繼續(xù)進(jìn)行，置k = k+Ι并轉(zhuǎn)步驟(1)；(iv)識(shí)別過程結(jié)束，轉(zhuǎn)換到跟蹤過程，其中，跟蹤初始參考幀Iref= Ik，目標(biāo)初始參考位置為Tref = TARGETk(X，y)，正確的概率為β。(c)前k幀圖像目標(biāo)識(shí)別位置不相同當(dāng)k < K時(shí)，表明識(shí)別過程尚未結(jié)束，則置k = k+Ι，轉(zhuǎn)步驟(1)繼續(xù)進(jìn)行下一幀的目標(biāo)識(shí)別；否則若k = K，則終止識(shí)別過程，對(duì)連續(xù)K幀圖像的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行判別，選擇具有最大正確概率的一類識(shí)別結(jié)果的最后一幀實(shí)時(shí)圖像作為目標(biāo)跟蹤的初始的參考幀，其中，對(duì)于具有相同目標(biāo)位置編號(hào)的識(shí)別結(jié)果的正確概率為式中，樹幻表示具有識(shí)別結(jié)果位置類別編號(hào)為k的實(shí)時(shí)圖像的幀數(shù)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)的置信度計(jì)算公式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟(4)中，目標(biāo)位置是否在同 -個(gè)位置的判別條件具體為如果k = 1，表明是第1幀圖像的目標(biāo)識(shí)別結(jié)果，將識(shí)別出的目標(biāo)位置編號(hào)置為1，即Position1 = 1，同時(shí)轉(zhuǎn)步驟(1)輸入下一幀實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別；如果1 <k≤K，當(dāng)前實(shí)時(shí)圖像Ik識(shí)別出的目標(biāo)位置為TARGETk(x，y)，而對(duì)第k'幀圖像的識(shí)別結(jié)果TARGETk, (x, y)進(jìn)行跟蹤得到其在當(dāng)前圖像Ik上的跟蹤位置為Trackk,, k(x'，y')，其中 k' <k，則 TARGETk(x，y)和 Trackk,，k(x' , y')之間的像素距離為:
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的目標(biāo)識(shí)別方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，R_Max_ cor通過如下公式計(jì)算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于置信度和多幀判決的目標(biāo)識(shí)別跟蹤一體化方法，包括(1)圖像輸入步驟(2)對(duì)灰度圖像進(jìn)行直方圖拉伸(3)識(shí)別出目標(biāo)在圖像中所在的位置，并給出該識(shí)別結(jié)果的置信度(4)確定識(shí)別出的目標(biāo)的位置是否一致，具有相同位置的識(shí)別結(jié)果歸為一類(5)利用二項(xiàng)分布理論對(duì)識(shí)別結(jié)果的置信度和連續(xù)多幀識(shí)別結(jié)果，計(jì)算判定某類位置是目標(biāo)的正確的概率(6)選擇正確概率最高的一幀圖像作為跟蹤階段的初始參考幀并以其識(shí)別結(jié)果作為目標(biāo)基準(zhǔn)位置。本發(fā)明通過目標(biāo)識(shí)別結(jié)果的置信度和連續(xù)多幀的識(shí)別結(jié)果進(jìn)行綜合判決，使得自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別系統(tǒng)的工作模式能自主地由目標(biāo)識(shí)別階段準(zhǔn)確而可靠地轉(zhuǎn)換為目標(biāo)跟蹤階段。
文檔編號(hào)G06T7/20GK102163280SQ201110090680
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者張旋, 曹治國(guó), 王文武, 覃月明, 鄢睿丞 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)