1.一种基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法,其特征在于,具体包括如下步骤:步骤一:图像预处理,对图像进行直方图均衡化处理,减小光照变化的影响;
步骤二:获取初始帧数据以及目标信息,包括目标区域左上角坐标(x,y),目标宽w和高h;
步骤三:提取目标区域的特征图谱,获取目标区域快速梯度直方图特征(Fast Histogram of Oriented Gradient,FHOG)作为目标的特征图谱,用表示,下标j代表第j个训练样本,上标k代表第k个训练样本,K代表共K维特征;
步骤四:建立基于背景感知的核相关滤波跟踪模型,消除边界效应,精准预测目标位置,利用背景感知的核相关滤波跟踪模型消除相关滤波的边界效应,预测目标的平移位置;
背景感知的核相关滤波器h通过最小化期望输出与滤波器实际响应输出损失函数求得,损失函数如下式所示:上式P表示D×T二值矩阵,D表示原始目标矢量化单通道特征维度大小,T表示目标区域扩充后单通道的维度;λ表示正则化常数;[Vτj]代表特征图谱xk第j次循环移位操作,y(j)代表期望输出y的第j个元素,上标T代表转置操作;
通过转移上式到复频域,可以快速求解,转换公式如下:上式上标∧表示快速傅里叶变换, 运算符表示为克罗内克积,IK为K×K的单位矩阵,F为T×T的傅里叶变换系数矩阵;
步骤五:建立一维尺度自适应滤波器预测目标尺度变化,在步骤四预测平移位置后,通过添加了一维尺度自适应滤波器,用于预测目标的尺度变化;通过最小化尺度滤波器hs响应输出与对应期望输出gs的损失函数,可以求得最优尺度滤波器hs,损失函数定义如下:上式*为相关运算符,λs为正则项常数,通过频域投影可得hs在频域的解为:接下来hs采用如下更新方式进行更新:
上式At,Bt为式(5-1)分子和分母部分,下表t,t-1代表当前帧图像和前一帧图像,η为学习率常数;可求得尺度滤波器hs的响应输出Ys为:上式I为当前输入目标区域。
2.据权利要求1所述基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法,其特征在于,所述步骤三:提取31维FHOG特征的步骤为:
1)转化RGB图为灰度图;
2)标准化gamma空间减小光照变化对图像的影响,gamma压缩公式为:
3)I(x,y)=I(x,y)gamma,I(x,y)表示图像(x,y)处的像素值;
4)计算各像素点梯度值和梯度方向,具体公式如下:Gx(x,y)=H(x+1,y)-H(x-1,y)Gy(x,y)=H(x,y+1)-H(x,y-1)Gx(x,y)、Gy(x,y)代表水平和垂直方向的梯度值大小,H(x,y)为图像在(x,y)处的像素值;(x,y)处梯度值和梯度方向为:
5)将整个图像划分为小的cell单元格;
6)计算每个cell单元格的梯度直方图;
7)合并cell单元格为Block;
8)计算Block内的梯度直方图向量;
9)对步骤八生成的梯度直方图向量进行降维,生成31维的特征向量。
3.据权利要求1所述基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法,其特征在于,所述步骤四:输出y为二维高斯形状的输出,正则化常数λ取值为0.001。
4.据权利要求1所述基于背景感知的尺度自适应核相关滤波跟踪方法,其特征在于,所述步骤五:期望输出gs为一维高斯形状的输出,正则化常数λs取值为0.001。