一種基于h.264/avc壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法
【專利說明】一種基于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及視頻跟蹤領(lǐng)域，特別涉及一種基于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤 的方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤技術(shù)一直以來都是計(jì)算機(jī)視覺方向研宄的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。通 過對(duì)視頻流中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的處理，可以達(dá)到視頻檢索，智能監(jiān)控，模式識(shí)別等目的。早期對(duì)視 頻中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的處理技術(shù)都是在像素域進(jìn)行的，像素域可用的信息較多，可以取得較為精 確的結(jié)果，但對(duì)于數(shù)據(jù)量巨大的視頻圖像來說，基于像素域的處理方法計(jì)算復(fù)雜度高，存取 耗時(shí)長。且隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，人們對(duì)信息傳遞的實(shí)時(shí)性和高效性的需求越來越迫切，而 絕大多數(shù)視頻數(shù)據(jù)都以壓縮的形式進(jìn)行存儲(chǔ)和傳送的，這使得基于像素域的視頻目標(biāo)處理 方法的弊端日益暴露，而使得基于壓縮域的視頻目標(biāo)處理方法的研宄具有了很大的實(shí)用價(jià) 值。
[0003] 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO)及國際電信聯(lián)盟（ITU)制定了一系列視頻編碼國際標(biāo)準(zhǔn)。 其中H. 264/AVC以其高編碼效率和高壓縮性能等特點(diǎn)抓住了國內(nèi)外學(xué)者的眼球。基于此， 以H. 264/AVC為平臺(tái)，研宄視頻信息處理同時(shí)具有了現(xiàn)實(shí)價(jià)值和學(xué)術(shù)意義。本發(fā)明利用 H. 264/AVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的碼流特征（運(yùn)動(dòng)特征、紋理特征），通過對(duì)H. 264/AVC視頻壓縮 流進(jìn)行最小程度的解碼，提取出視頻序列中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的特征信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻中的運(yùn)動(dòng)目 標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和跟蹤。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法，所述 的方法，能快速得到移動(dòng)目標(biāo)大致位置，并能準(zhǔn)確地進(jìn)行跟蹤目標(biāo)。
[0005] 為了達(dá)到本發(fā)明的目的，首先對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行預(yù)處理，得到一個(gè)平穩(wěn)更能反映 運(yùn)動(dòng)信息的矢量場(chǎng)；以運(yùn)動(dòng)矢量方向角為特征建立目標(biāo)模型以及候選目標(biāo)模型，利用 Meanshift框架對(duì)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，這部分作為檢測(cè)器；最后利用Kalman濾波作為跟蹤器進(jìn) 行平滑跟蹤框和預(yù)測(cè)下幀位置，將結(jié)果重新作用于檢測(cè)器，對(duì)其進(jìn)行校正，從而準(zhǔn)確跟蹤；
[0006] 首先對(duì)原始的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行時(shí)間和空間上的歸一化。時(shí)空歸一化后，對(duì)新的運(yùn) 動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行3X3中值濾波，消除噪聲矢量的同時(shí)，可以平滑相鄰塊之間運(yùn)動(dòng)矢量的差 異。為進(jìn)一步增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)的可靠性，需要對(duì)連續(xù)幾幀運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行累積，這里采用不 是簡(jiǎn)單的直接累加，而是迭代后向投影法，分兩個(gè)過程，投影過程和累積過程。然后根據(jù)運(yùn) 動(dòng)矢量的方向偏離度和幅值偏離度設(shè)限，這樣保留了大部分運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置信息。最后利用 均值偏移算法思想，利用目標(biāo)框和候選框的相似度，找到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位置；
[0007] Kalman濾波是個(gè)最優(yōu)化遞歸處理算法，在目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤過程中，為了提高跟蹤 速度，在確定目標(biāo)的情況下，對(duì)目標(biāo)在下一時(shí)刻的可能的位置進(jìn)行估計(jì)，然后以這個(gè)估計(jì)的 位置為中心，在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行目標(biāo)的搜索，這樣就可以縮小目標(biāo)的搜索范圍，提高跟蹤 速度。由于跟蹤器的輸入是檢測(cè)器的輸出，當(dāng)檢測(cè)器發(fā)生檢測(cè)錯(cuò)誤時(shí)，跟蹤器能夠自動(dòng)識(shí)別 錯(cuò)誤，避免產(chǎn)生不必要的誤差。跟蹤器的作用在于其對(duì)檢測(cè)器的平穩(wěn)濾波和預(yù)測(cè)，將結(jié)果重 新作用于檢測(cè)器，并對(duì)其進(jìn)行校正。跟蹤器具有校正的特性，對(duì)輸入的檢測(cè)器數(shù)據(jù)進(jìn)行初步 的識(shí)別，在跟蹤器中得到下一幀的預(yù)測(cè)結(jié)果，跟蹤器經(jīng)過緩沖和校正的結(jié)果，比檢測(cè)器更加 準(zhǔn)確，將在下一幀循環(huán)時(shí)送入檢測(cè)器中進(jìn)行校正，在檢測(cè)器中得到的與進(jìn)行平滑操作，削減 過于偏大的位置誤差，重新更新。
[0008] 由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)每幀間位置相差不會(huì)太大，如果跟蹤器輸出的結(jié)果的誤差超過平均 值的2倍，則認(rèn)為跟蹤器輸出錯(cuò)誤。此時(shí)整合器穿給檢測(cè)器的值就是上一幀正確的位置信 息。由于檢測(cè)器的運(yùn)算單位是4x4塊，也就是橫向上是4個(gè)像素單位長度，為了使得跟蹤框 看起來平滑，這里將得到的位置與上一幀位置進(jìn)行平均，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)平均2次，滿足 大部分實(shí)驗(yàn)。 【【附圖說明】】
[0009] 結(jié)合參考附圖及接下來的詳細(xì)描述，本發(fā)明將更容易理解，圖1為本發(fā)明中的基 于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法的流程圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0010] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0011] 本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種基于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法，所述 的方法，能快速得到移動(dòng)目標(biāo)大致位置，并能準(zhǔn)確地進(jìn)行跟蹤目標(biāo)。
[0012] 請(qǐng)參考圖1，其示出了本發(fā)明中的基于H. 264/AVC壓縮域的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的方法 的流程圖。所述方法100包括：
[0013] 步驟102,對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行預(yù)處理；
[0014] 首先對(duì)運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)的歸一化，時(shí)間上進(jìn)行歸一化的目的是使一幀中所有塊的參考 幀等效為其前面一幀，這樣可以提高下一步運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)累積的有效性。空間上進(jìn)行歸一化 的目的是為得到大小一致，且均勻的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)。時(shí)空歸一化后，對(duì)新的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行 3X3中值濾波，消除噪聲矢量的同時(shí)，可以平滑相鄰塊之間運(yùn)動(dòng)矢量的差異。為避免使本來 獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)更加割裂開來現(xiàn)象，采用迭代后向投影法。由于時(shí)域歸一化后，運(yùn)動(dòng)矢量 場(chǎng)的參考幀相當(dāng)于其前面一幀，因此利用當(dāng)前幀以及其后若干幀的歸一化運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)進(jìn)行 后向投影，再進(jìn)行累積作為當(dāng)前幀的累積運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)，該累積運(yùn)動(dòng)矢量場(chǎng)更能代表目標(biāo)的 運(yùn)動(dòng)特性。
[0015] 步驟104,首先運(yùn)動(dòng)矢量直方圖閾值化，然后利用均值偏移算法得出目標(biāo)大致位