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专利号: 2017102492269
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤A),利用RANSAC算法对每一个d∈D的观测进行直线拟合,得到目标的初始轨迹集T,同时利用时空关系对每一个d∈D的观测建立CRF模型,并给出标号方式,D为观测的集合;

利用RANSAC算法对每一个d∈D的观测进行直线拟合的具体步骤如下:步骤A.1.1),随机选择观测子集Dk∈D中的目标i与j;

步骤A.1.2),如果目标i与j之间的帧间间隔等于或小于4帧,并且帧间距离小于30cm,则连成一条直线,否则不连接;

利用时空关系建立数据关联的CRF模型与标号方式的具体步骤如下:步骤A.2.1),将每一个观测d∈D看成一个顶点V;

步骤A.2.2),将同一帧图像中的不同观测用空间互斥边εX相互连接;

步骤A.2.3),将相邻两帧图像中两两距离小于预设的阈值τ的观测用时间平滑边εS相互连接;

步骤A.2.4),对于任一个d∈D的观测,给定所有目标的初始轨迹的标号集L={1,

2,....,N,φ};

步骤A.2.5),给定有效轨迹 的标号集l*,对于任意一个有效的标号ld∈L,步骤A.2.6),若某个观测目标d属于前景,则ld∈{1,2,....,N};若为误报,则ld=φ;

步骤B),建立拟合模型、先验模型、互斥模型,在CRF模型的基础上,利用拟合模型、先验模型、互斥模型构建目标函数,并利用梯度下降法与α-expansion算法求解目标函数的近似最小能量;

步骤C),基于最小能量对初始轨迹集T进行分割与合并、添加与删除、增长与收缩,得到目标的最佳跟踪轨迹。

2.如权利要求1所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤B)中的建立拟合模型、先验模型、互斥模型的步骤如下:步骤B.1.1),计算目标i与其轨迹Ti之间的欧氏距离,小于预设的阈值τ,则将目标i与轨迹Ti连成新的轨迹,否则继续将目标i与其他轨迹进行连接;

步骤B.1.2),设定目标i的线速度小于1.2m/s,角速度小于10rad/s,轨迹持久性为Fi=ei-si+1,线速度、角速度与轨迹持久性共同构成先验模型;

步骤B.1.3),目标i与j的轨迹发生重叠,则构成互斥模型。

3.如权利要求2所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤B)中的目标函数如下:其中,β、γ、δ均为预先设定的权重阈值;

Ed(ld,T)表示轨迹拟合模型的能量, 表示空间互斥边εX的能量;ES(ld,ld’)表示时间平滑边εS的能量;Etr(Ti)表示轨迹先验模型的能量, 表示轨迹互斥模型的能量。

4.如权利要求3所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤B)中利用α-expansion算法与梯度下降法求解目标函数的具体步骤如下:步骤B.2.1),输入初始轨迹集T,观测的集合D;

步骤B.2.2),输出带标号集l的观测的集合D,有效轨迹Tl*,步骤B.2.3),如果目标函数迭代求解的次数少于10次,则执行步骤B.2.4);否则停止迭代,得到最终的标号集l与有效轨迹Tl*;

步骤B.2.4),采用α-expansion算法优化标号集l,依次全部移除某个标号来检查能量是否进一步降低,直到目标函数的能量上升为止;

步骤B.2.5),采用梯度下降法重新拟合轨迹集T;

步骤B.2.6),重新确定轨迹空间T,转步骤B.2.3)。

5.如权利要求4所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤C)中基于最小能量对初始轨迹集T进行分割与合并的具体步骤如下:步骤C.1.1),将连续超过10帧没有出现目标的轨迹片段分割成2条或3条轨迹片段,如果目标函数的能量是降低的,则将误检目标从轨迹集T中剥离,否则维持未分割前的轨迹片段;

步骤C.1.2),将帧间间隔不超过10帧的2个或3个轨迹片段合并成一个新的轨迹,如果目标函数的能量是降低的,则将遮挡后出现的目标加入到合并后的轨迹集T中,否则维持未合并前的轨迹片段。

6.如权利要求5所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤C)中基于最小能量对初始轨迹集T进行添加与删除的具体步骤如下:步骤C.2.1),对轨迹集T添加新的轨迹片段,如果目标函数的能量是降低的,则将新出现的目标添加到轨迹集T中,否则维持未添加前的轨迹片段;

步骤C.2.2),将一帧或两帧轨迹片段从初始轨迹集T中删除,如果目标函数的能量是降低的,则保留删除后的轨迹集T,否则维持未删除前的轨迹片段。

7.如权利要求4所述基于数据关联与轨迹评估的多目标跟踪方法,其特征在于,所述步骤C)中基于最小能量对初始轨迹集T进行增长与收缩的具体步骤如下:步骤C.3.1),将过去t0帧的轨迹片段的起始帧si向前移动、结束帧ei向后移动,如果目标函数的能量是降低的,则保留增长后的轨迹集T,否则维持未增长前的轨迹片段;

步骤C.3.2),将过去t0帧的轨迹片段的起始帧si向后移动、结束帧ei向前移动,如果目标函数的能量是降低的,则保留收缩后的轨迹集T,否则维持未收缩前的轨迹片段。