基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理与目标跟踪领域，涉及一种改进的CamShift跟踪方法，特别 涉及一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法。
【背景技术】
[0002] 运动目标的识别与跟踪在工业生产、智能交通、国防军事以及监控系统等诸多领 域有着广泛的应用价值。由于目标运动的随机性和背景的复杂性，准确的目标识别与跟踪 仍然是目前机器视觉领域的热点研宄问题。目标跟踪中的复杂背景并不是指背景内容复 杂，而是指背景区中含有与目标相似的区域，这些区域对目标的识别会产生较大干扰，从而 增加了目标识别与定位的困难。
[0003] 在跟踪系统中，一般对目标识别的实时性有着严格的要求，这导致计算量较大的 识别与跟踪方法受当前计算机运算速度的限制而无法应用于实际跟踪系统中；而计算量较 小的跟踪方法由于对目标模型描述不够准确，经常会出现目标丢失的现象。鉴于这种情况， 均值漂移（Meanshift)算法由于具有快速匹配的特性，在目标识别领域得到了广泛的应用 和深入研宄。但Meanshift算法不能及时对目标模型进行更新，这样，当目标在运动过程 中发生翻转、缩放等变化时，Meanshift算法的跟踪性能就会明显下降。而连续自适应的 Meanshift(ContinuouslyApativeMeanshift，Camshift)跟踪方法由于能够自适应调整 目标尺寸，因此能够较好地克服Meanshift跟踪方法存在的缺点，对目标的平移、旋转和缩 放等变化都具有很好的适应性。不过，Meanshift算法和Camshift算法都是以颜色直方图 的形式建立目标模型，因此它们都适用于目标与背景具有明显区别的目标跟踪系统中。当 背景复杂时，背景中与目标相似的区域会对目标定位结果造成严重影响，甚至导致跟踪失 败，这严重限制了该跟踪方法的适用范围。
[0004] 因此，设计一种具有较强抗干扰能力的改进Camshift跟踪方法具有很好的应用 价值。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是，针对Camshift跟踪方法在复杂背景中跟踪性能 下降的缺点，设计一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法， 在跟踪图像中将目标区向四周扩展一定的范围，扩展出的范围称为背景区，通过分析背景 区色调（hue)直方图的分布情况确定出目标直方图中不同色调等级的显著性，并建立起基 于不同显著性的目标加权直方图模型，突出显著性色调在识别目标过程中的作用，在不增 加其他辅助特征的情况下提高目标识别的准确性。
[0007] 本发明的目的在于在现有的CamShift跟踪方法的基础上设计一种改进的 CamShift跟踪方法，通过突出显著性色调在目标识别中的作用来抑制背景对目标识别与定 位的干扰，提高跟踪方法的适应能力，具有很好的实用性。
【附图说明】
[0008] 图1是传统CamShift方法跟踪效果图。
[0009] 图2是本发明方法跟踪效果图。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0011] Camshift方法一般选择HSV颜色空间中的H(色调）分量建立直方图模型来减小 光照影响。将色调特征划分为m个等级，设目标的各像素的位置坐标为{(Xi，yi)}，i= 1， 2, . . .，s。其对应的色调特征值为b(Xi，yj，传统Camshift方法所构建的色调特征直方图 模型q= {qj，u= 1，2,…，m:
[0012]
【主权项】
1. 一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法，其特征在于，在跟踪图像中将目 标区向四周扩展一定的范围，扩展出的范围称为背景区，通过分析背景区色调（hue)直方 图的分布情况确定出目标直方图中不同色调等级的显著性，并建立起基于不同显著性的目 标加权直方图模型，突出显著性色调在识别目标过程中的作用，在不增加其他辅助特征的 情况下提高目标识别的准确性。
2. 根据权利要求1所述的一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法，其特征在 于，选择HSV颜色空间中的H(色调）分量建立直方图模型，将色调特征划分为m个等级，设 目标的各像素的位置坐标为{(Xi，yi)}，i= 1，2, . . .，s，其对应的色调特征值为b(Xi，yi)， 传统Camshift方法所构建的色调特征直方图模型q= {qu}，u= 1，2, . ..，m:
在跟踪图像中将目标区向四周扩展一定的范围，扩展出的范围称为背景区，对背景区 像素的色调同样划分为m个等级，设背景区中各像素的坐标位置为{(Xi，yi)}，i= 1，2,...， t。其对应的色调特征值为t/ (x^yj，则可建立背景区色调直方图模型p= {pu}，u= 1，
根据背以卞:色调n方阁的分布确定口标的品著色调ix:,色调等级u的显著性衡量指标 定义为hu:
确定目标直方图不同色调等级的权值系数wu为：
其中，。为加权尺度参数，由此得到目标加权直方图模型为q' ={q'U}，u=l，
采用目标加权直方图模型实现Camshift目标识别与跟踪。
【专利摘要】本发明属于图像处理与目标跟踪领域，具体为一种基于显著性直方图模型的Camshift跟踪方法。在跟踪图像中将目标区向四周扩展一定的范围，扩展出的范围称为背景区，通过分析背景区色调直方图的分布情况确定出目标直方图中不同色调等级的显著性，并建立起基于不同显著性的目标加权直方图模型，突出显著性色调在识别目标过程中的作用，在不增加其他辅助特征的情况下提高目标识别的准确性。本发明适用于运动目标跟踪系统中。
【IPC分类】G06T7-20, G06T5-40
【公开号】CN104778724
【申请号】CN201510169420
【发明人】修春波, 魏世安
【申请人】天津工业大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年4月13日