一种快速跟踪的自动跟踪装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及自动跟踪装置领域，具体设及一种快速跟踪的自动跟踪装置。
【背景技术】
[0002] 自动跟踪可提供运动目标的空间定位、姿态、结构行为和性能，随着社会和科学技 术的进步，自动跟踪装置被应用到越来越多的领域。然而，目前的自动跟踪装置受噪声干扰 严重，无法快速捕捉目标，对目标识别速度慢，使得跟踪效果不理想。
[0003] 目标轮廓识别作为目标识别的重要手段，由于实际应用中受到噪声、量化误差等 因素的影响，目标轮廓不可避免地会产生失真，为了准确描述轮廓特征，目标轮廓的滤波平 滑处理是十分必要的。目前，学者们提出了许多含噪轮廓的滤波平滑算法，但是普遍存在计 算量庞大、降噪效果不理想、容易发生过度滤波导致目标失真等问题。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种快速跟踪的自动跟踪装置。
[000引本发明的目的采用W下技术方案来实现：
[0006] -种快速跟踪的自动跟踪装置，包括普通自动跟踪装置和安装在自动跟踪装置上 的目标识别装置，该自动跟踪装置具有很强的跟踪能力，目标识别装置能够根据目标轮廓 对目标进行识别，其特征是，包括建模模块、分段模块、合并模块和滤波模块；
[0007] 建模模块，用于建立目标轮廓的参数化方程:对于给定的目标轮廓G(t)，其弧长参 数化方程表示为G(t) = (x(t)，y(t))，其中x(t)和y(t)分别表示轮廓点的坐标，t表示轮廓 曲线方程的参数，且te[0，l];
[0008] 含噪轮廓的弧长参数化方程表示为:GN(t)=G(t)+Ni(t)+N2(t)G(t)，其中加性噪 声部分化(t)=化(Xi(t)，yi(t))，乘性噪声部分化(t)=化(X2(t)，y2(t));
[0009] 分段模块，用于对轮廓的分段：目标轮廓G(t)和含噪轮廓GnU)所对应的曲率分别 为k(t)和kN(t);选宽度宽度为D的窗函数W(n)，对曲率kN(t)进行邻域平均，得到平均曲率 klN( t)，同时对窗口内的曲率值排序，选定中值曲率k2N( t)，将平均曲率klN( t)和中值曲率k2N (t)差的绝对值与选定的阔值Τι进行比较，根据比较结果决定含噪轮廓曲率k/N(t)，即：当I k lN(t)-k2^t) I〉Tl时，k'N(t) =klN(t)否则，k'N(t) =k2N(t);
[0010] 由于曲率值较大的轮廓点通常反映了目标的显著特征，根据k%(t)将轮廓中所有 轮廓点划分为特征点或非特征点，设定可变权值Τκ，通过判断目标轮廓特征多少，自适应的 决定Τκ，当Ik^NU) |<TK*max|k%(t) I时，特征函数f(t)=0否则，特征函数f(t) = l。
[0011] 合并模块：用于剔除由于噪声干扰产生的伪特征点，W及对无法形成连续区域的 特征点和非特征点进行合并操作，从而得到有效的特征区域与非特征区域:选定一个起始 点0,轮廓起始点向两侧延伸合并相邻的点，W该起始点类型作为该区域预设类型，向两侧 延伸各SXy〇时停止，其中S为预设的最小长度，
：为0点处的实时曲率修 正系数'代表ο点的曲率半径，??^代表由上述窗函数得到的ο点的平均曲率半径，实 时曲率修正系数μ〇用于根据不同点的曲率不同，自动修正延伸长度，能有效减小合并后的 失真现象;分别计算两侧区域内相异点的个数Ν+1和Ν-1，若相异点的个数小于设定的该类 型相异点最小个数，则该区域与预设类型相同，否则，与预设类型相反;再W两个停止点0+1 和点0-1作为起始点重新开始计算，向外侧延伸sxycw或SXy日-1时停止，其中μ日+1和μ日-汾别 代表点0+1和点0-1处的实时曲率修正系数，两侧区域内相异点个数为Ν+2,0-巧侧区域内 相异点个数为Ν-2,根据上述判定条件，依次确定各段轮廓类型，长度不足S的部分根据其与S 的比例计算相异点个数，计入相应的特征区域;对相邻的同类型区域进行合并，得到连续的 特征区域和非特征区域；
[0012] 滤波模块:乘性噪声由于和图像信号是相关的，随图像信号的变化而变化，采用维 纳滤波来进行一级滤除，此时图像信息还包含有残余乘性噪音，通过F滤波器F(x，y)=qX exp(-(x 2+y2)/护进行二级滤除，其中q是将函数归一化的系数，即JJqXe邱(-(x2+y 2)/护） dxdy = 1，β为图像模板参数；
[0013] 乘性噪声滤除后，含噪目标轮廓的弧长参数化方程表示为GN(t)'=G(t)+Ni(t);假 设加性噪声为高斯白噪声:XN(t)'=X(t)+gl(t，o2)，yN(t)'=y(t)+g2(t，o2)，其中χN(t)'和 yN(t)'分别表示去除乘性噪声后含噪轮廓上各点坐标，gi(ty)和g2(ty)分别是均值为 零、方差为02的高斯白噪声，用于模拟含噪目标轮廓中的加性噪声；
[0014] 采用函数
巧含噪轮廓进行平滑，命名为K滤波器，经过轮廓点分 类和区域划分，含噪轮廓G N ( t )'表示为不同类型轮廓分段的组合：
，其中Gf (t)表示包含特征区域的轮廓分段，cr (t)表示包 含非特征区域的轮廓分段，根据轮廓特征分布选取K滤波器的参数，同时考虑全局特征和局 部特征因素，在特征区域，为了保留细节信息，令曰<min(〇-'，拓X 口 1);在非特征区域，为了 提高抑制噪声的效果，令'口 > max(〇'，i1〇 X則)，其中(/为先验估算得到的全局方差，σι为所 选特征区域的先验估算方差，〇〇为所选非特征区域的先验估算方差，扣:为所选特征区域的 平均实时曲率修正系数，Ρο;为所选非特征区域的平均实时曲率修正系数;为了达到较好的 平滑效果，选取每种类型区域最小长度S的一半作为Κ滤波器85%置信区间的长度，从而根 据两类区域的长度自适应不同参数的Κ滤波器。
[001引本发明通过在自动跟踪装置上加装目标识别装置，能够有效增强自动跟踪装置的 跟踪能力，自动跟踪装置通过目标轮廓识别目标，识别过程中能有效滤除目标轮廓噪声，从 而对目标种类做出正确识别，并进一步跟踪目标。
【附图说明】
[0016] 利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限 审IJ，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据W下附图获得 其它的附图。
[0017] 图1是本发明的快速跟踪的自动跟踪装置的结构框图。
【具体实施方式】
[0018] 结合W下实施例对本发明作进一步描述。
[0019] 图1是本发明的结构框图，其包括:建模模块、分段模块、合并模块、滤波模块。
[0020] 实施例1: 一种快速跟踪的自动跟踪装置，包括普通自动跟踪装置和安装在自动跟 踪装置上的目标识别装置，该自动跟踪装置具有很强的跟踪能力，目标识别装置能够根据 目标轮廓对目标进行识别，其特征是，包括建模模块、分段模块、合并模块和滤波模块；
[0021] 建模模块，用于建立目标轮廓的参数化方程:对于给定的目标轮廓G(t)，其弧长参 数化方程表示为G(t) = (x(t)，y(t))，其中x(t)和y(t)分别表示轮廓点的坐标，t表示轮廓 曲线方程的参数，且te[0，l];
[0022] 含噪轮廓的弧长参数化方程表示为:GN(t)=G(t)+Ni(t)+N2(t)G(t)，其中加性噪 声部分化(t)=化(xi(t)，yi(t))，乘性噪声部分化(t)=化(X2(t)，y2(t));
[0023] 分段模块，用于对轮廓的分段：目标轮廓G(t)和含噪轮廓GN(t)所对应的曲率分别 为k(t)和kN(t);由于受到噪声的影响，含噪轮廓GnU)上部分特征点的曲率值kN(t)不能准 确表示轮廓信息，为了得到准确的曲率，选宽度为DE {7,9}的窗函数W(n)，对曲率kN(t)进 行邻域平均，得到平均曲率klN(t)，同时对窗口内的曲率值排序，选定中值曲率k2N(t)，将平 均曲率klN(t)和中值曲率k2N(t)差的绝对值与选定的阔值Τι = 0.24进行比较，根据比较结果 决定含噪轮廓曲率k'^t)，即：当 |k lN(t)-k 2N(t) I >Ti时，k'N(t)=ki^t)否则，k'N(t) = k2N(t);
[0024] 由于曲率值较大的轮廓点通常反映了目标的显著特征，根据k^NU)将轮廓中所有 轮廓点划分为特征点或非特征点，设定可变权值Τκ，通过判断目标轮廓特征多少，自适应的 决定Τκ，当Ik^NU) |<TK*max|k/^t) I时，特征函数f(t)=0否则，特征函数f(t) = l;
[0025] 分类后所得到的特征点和非特征点的分布并不连续，无法选取滤波器对其进行有 效的轮廓平滑。为了得到较好的轮廓平滑效果，有必要对同类型的轮廓点进行合并处理。
[0026] 合并模块：用于剔除由于噪声干扰产生的伪特征点，W及对无法形成连续区域的 特征点和非特征点进行合并操作，从而得到有效的特征区域与非特征区域:选定一个起始 点0,轮廓起始点向两侧延伸合并相邻的点，W该起始点类型作为该区域预设类型，向两侧 延伸各SXy〇时停止，其中S为预设的最小长度，在此实施例中，
为0点处的实时曲率修正系数，代表0点的曲率半径'代表由上述窗函数得到的0 点的平均曲率半径，实时曲率修正系数μ〇用于根据不同点的曲率不同，自动修正延伸长度， 曲率大的地方需要的长度小些，曲率小的地方需要的长度大些，运样能有效减小合并后的 失真现象;分别计算两侧区域内相异点的个数Ν+1和Ν-1，若相异点的个数小于设定的该类 型相异点最小个数，则该区域与预设类型相同，否则，与预设类型相反;再W两个停止点0+1 和点0-1作为起始点重新开始计算，向外侧延伸sxycw或SXy日-1时停止，其中μ日+1和μ日-汾别 代表点0+1和点0-1处的实时曲率修正系数，两侧区域内相异点个数为Ν+2,0-巧侧区域内 相异点个数为Ν-2,根据上述判定条件，依次确定各段轮廓类型，长度不足S的部分根据其与S 的比例计算相异点个数，计入相应的特征区域;对相邻的同类型区域进行合并，得到连续的 特征区域和非特征区域。
[0027] 滤波模块:乘性噪声由于和图像信号是相关的，随图像信号的变化而变化，采用维 纳滤波来进行一级滤除，此时图像信息还包含有残余乘性噪音，通过F滤波器F(x，y)=qX ex