技術(shù)特征：

1.一種基于尺度自適應(yīng)相關(guān)濾波和特征點(diǎn)匹配的目標(biāo)跟蹤算法，其特征在于以下步驟：

第一步，建立尺度自適應(yīng)相關(guān)濾波跟蹤模塊CFF，對(duì)每一幀圖像進(jìn)行處理

給定初始信息，將初始幀的目標(biāo)區(qū)域框作為正樣本，采用W×H的圖像塊x_w,h表達(dá)，目標(biāo)區(qū)域中心周圍循環(huán)移位得到負(fù)樣本，采用目標(biāo)周圍區(qū)域的循環(huán)矩陣采集正負(fù)樣本；所述的初始信息包括初始幀和對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)域框；

a)訓(xùn)練目標(biāo)檢測(cè)器

采用圖像塊訓(xùn)練得到相關(guān)濾波的目標(biāo)檢測(cè)器，即找到回歸函數(shù)f(z)＝ω^Tz，得到如公式(1)所示的最小化平方誤差：

min_ω∑_w,h|<φ(x_w,h),ω>-y(w,h)|²+λ||w||²； (1)

其中，φ是通過核函數(shù)κ將線性回歸映射到非線性回歸的映射函數(shù)；<φ(x_w,h),ω>表示φ(x_w,h)和ω的內(nèi)積；ω為回歸函數(shù)的參數(shù)；λ是用來控制過擬合的參數(shù)；y(w,h)是x_w,h的標(biāo)簽，回歸目標(biāo)y遵從高斯分布；在非線性特征空間里，ω＝∑_w,hα(w,h)φ(x_w,h)；

b)檢測(cè)初始幀之后的下一幀預(yù)測(cè)位置

給定初始幀的位置，采用步驟a)訓(xùn)練得到的目標(biāo)檢測(cè)器檢測(cè)下一幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在位置，采集搜索區(qū)域內(nèi)所有測(cè)試樣本，根據(jù)公式(3)得到目標(biāo)檢測(cè)器的響應(yīng)輸出，其中響應(yīng)輸出最大的位置即為下一幀運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在位置；所述的測(cè)試樣本通過循環(huán)移位得到；尺度自適應(yīng)相關(guān)濾波跟蹤利用循環(huán)矩陣(即所述的測(cè)試樣本)在傅里葉空間能夠?qū)腔男再|(zhì)將矩陣的運(yùn)算轉(zhuǎn)化為向量的Hadamad積，即元素的點(diǎn)乘，得到：

其中，和代表傅立葉變換和它的逆；(k^x)＝κ(x_w,h,x)；向量α包含所有相關(guān)系數(shù)α(w,h)；所述的循環(huán)矩陣為測(cè)試樣本；

為增強(qiáng)跟蹤性能，采用自適應(yīng)目標(biāo)尺度表達(dá)目標(biāo)外觀，引入尺度自適應(yīng)參數(shù)，采用z＝ζx_w,h表示目標(biāo)尺度的變化，ζ是目標(biāo)尺寸的變化系數(shù)；此時(shí)計(jì)算目標(biāo)檢測(cè)器的響應(yīng)輸出為：

其中，⊙代表元素的點(diǎn)乘運(yùn)算；找到響應(yīng)輸出最大的對(duì)應(yīng)的表示新檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在位置；

采用新的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)所在位置更新目標(biāo)檢測(cè)器；重復(fù)上述步驟處理每一幀圖像；

第二步，建立基于特征點(diǎn)匹配和光流的跟蹤模塊MTF

首先檢測(cè)初始幀的所有特征點(diǎn)，并計(jì)算其相應(yīng)特征描述符

其中，和分別代表前景特征點(diǎn)和背景特征點(diǎn)的特征描述符數(shù)據(jù)庫，和代表對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的數(shù)量；d_i為二進(jìn)制描述符d_i∈{0,1}^d；為坐標(biāo)，

前景特征點(diǎn)含有固定的索引值，在初始幀之后的每一幀，由特征點(diǎn)靜態(tài)匹配和動(dòng)態(tài)光流兩種方式得到每一幀對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)K_t；

$K_t={\left\{(a_i,m_i)\right\}}_{i=1}^{N^{K_t}},---\left(5\right)$

其中，m為中對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的索引；a代表坐標(biāo)；為特征點(diǎn)K_t的數(shù)量；

得到K_t的具體步驟為：

a)特征點(diǎn)靜態(tài)匹配

采用BRISK全圖探測(cè)特征點(diǎn)，并計(jì)算特征描述符

其中，d_k為特征描述符，p_k是絕對(duì)坐標(biāo)，N_D為特征點(diǎn)的數(shù)量；采用公式(7)所示的漢明距離計(jì)算每個(gè)候選描述符與初始特征描述符中每一個(gè)特征描述符之間的距離d，得到最近鄰特征描述符和第二近鄰特征描述符

$d(d^1,d^2)={\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^{d}XOR(d_i^1,d_i^2);---\left(7\right)$

為了有效剔除異常匹配的特征點(diǎn)，計(jì)算和以及根據(jù)公式(8)計(jì)算它們的比率r(d_k)，由比率r(d_k)得到成功匹配的特征點(diǎn)，記為匹配特征點(diǎn)得到對(duì)應(yīng)的前景特征點(diǎn)的索引值；公式(8)具體為：

b)動(dòng)態(tài)光流

每一幀保持一組活躍前景特征點(diǎn)其中p_i^t-1表示特征點(diǎn)在第t-1幀的坐標(biāo)，而p_i^o是特征點(diǎn)在初始模版中的坐標(biāo)；

采用LK光流法獲取前一幀特征點(diǎn)在第t幀光流匹配的特征點(diǎn)，并且利用Forward-Backward策略得到特征點(diǎn)，提高魯棒性能；移除跟蹤無效的特征點(diǎn)之后，得到跟蹤特征點(diǎn)

c)融合特征點(diǎn)靜態(tài)匹配和動(dòng)態(tài)光流兩種方式得到的結(jié)果

將跟蹤特征點(diǎn)和匹配特征點(diǎn)融合；在融合過程中，如果和對(duì)應(yīng)到初始特征點(diǎn)的索引一致，只保留移除光流跟蹤的得到融合的特征點(diǎn)；如果不一致，和都保留，得到融合的特征點(diǎn)；

再根據(jù)幾何約束策略判定上述融合的特征點(diǎn)為前景特征點(diǎn)或背景特征點(diǎn)，根據(jù)前景特征點(diǎn)的數(shù)量直接判定跟蹤是否成功，即采用公式(9)判斷結(jié)果是否可信：當(dāng)前景特征點(diǎn)數(shù)量超過閾值時(shí)，G_C＝True意味著跟蹤結(jié)果可信；否則表示結(jié)果不可信；

$G_C=\left\{\begin{array}{c}True,N_I\&gt;{\mathrm{\&theta;}}_I\\ False,otherwise\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中，θ_I表示目標(biāo)成功跟蹤的閾值；N_I為前景特征點(diǎn)的數(shù)量；

第三步，CFF和MTF的協(xié)同處理判定模塊

a)部分或完全遮擋情形：在跟蹤過程中，當(dāng)前景特征點(diǎn)數(shù)量銳減至閾值以下時(shí)，表示發(fā)生部分遮擋或完全遮擋；此時(shí)MTF的動(dòng)態(tài)光流停止工作，即當(dāng)G_C＝False時(shí)，另外還需停止更新CFF模塊，避免CFF模塊引入背景雜亂信息導(dǎo)致漂移；MTF的靜態(tài)匹配需要持續(xù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)重新跟蹤；

b)目標(biāo)離開遮擋物重新出現(xiàn)或者目標(biāo)離開視野之后再次出現(xiàn)在視野中時(shí)的情形：MTF的靜態(tài)匹配操作持續(xù)進(jìn)行，當(dāng)目標(biāo)區(qū)域重新出現(xiàn)在視野時(shí)，部分目標(biāo)前景特征點(diǎn)被成功匹配，根據(jù)這些前景特征點(diǎn)得到新的目標(biāo)位置；采用新的目標(biāo)位置重新啟動(dòng)CFF模塊和MTF的光流跟蹤，恢復(fù)兩個(gè)模塊協(xié)同工作模式；

c)目標(biāo)穩(wěn)定運(yùn)行情形：對(duì)于目標(biāo)穩(wěn)定、緩慢運(yùn)行時(shí)經(jīng)歷的輕微形變、旋轉(zhuǎn)情形，將動(dòng)態(tài)光流得到的新的、穩(wěn)定的特征點(diǎn)逐步添加到在處理過程中如果判斷相鄰幀匹配得到的特征點(diǎn)和初始幀前景特征點(diǎn)為有效的前景特征點(diǎn)，則保留，如果為無效的前景特征點(diǎn)，則刪除，能夠避免無限擴(kuò)張導(dǎo)致的計(jì)算壓力，保證在一個(gè)合理的大小水平。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于尺度自適應(yīng)相關(guān)濾波和特征點(diǎn)匹配的目標(biāo)跟蹤算法，其特征在于，第一步步驟b)中所述的搜索區(qū)域?yàn)橐阅繕?biāo)區(qū)域?yàn)橹行?，目?biāo)區(qū)域框2.5倍大小的區(qū)域。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于尺度自適應(yīng)相關(guān)濾波和特征點(diǎn)匹配的目標(biāo)跟蹤算法，其特征在于，第二步步驟a)中所述的成功匹配的特征點(diǎn)的比率r(d_k)<0.8。