CN110197126A - 一种目标追踪方法、装置及便携式终端 - Google Patents

一种目标追踪方法、装置及便携式终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种目标追踪方法、装置及便携式终端。所述方法包括：采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象；对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。本发明技术方案通过深度学习的目标检测算法和相关滤波器来对全景视频中指定目标对象进行逐帧检测追踪，实现在播放全景视频的过程中，使目标对象始终在显示屏中心进行显示的效果，提升了用户体验。

Description

一种目标追踪方法、装置及便携式终端
技术领域
本发明属于视频领域，尤其涉及一种目标追踪方法、装置及便携式终端。
背景技术
目标追踪是计算机视觉中的一个重要研究方向，已广泛应用于视频监控和人机交互等领域；目标追踪是通过在视频的每一帧中定位目标，来生成目标的运动轨迹，是对视频序列中的目标状态进行持续推断的一种方法。
全景视频是将静态的全景图片转化为动态的全景视频图像，用户能够任意观看在全景摄像机拍摄角度范围内的动态视频；在观看全景视频时，由于平面显示器某一时刻只能显示全景视频的其中一个视角，当用户想要持续观看特定目标对象时，可能由于目标消失在当前视角而需要不断控制显示器转动视角，因此操作比较麻烦，同时也会影响观看体验。
发明内容
本发明提出一种目标追踪方法、装置及便携式终端，旨在通过深度学习的目标检测算法和相关滤波器来对视频中的目标对象进行逐帧检测追踪，实现在播放全景视频时，显示器画面始终以指定的目标对象为中心，进行追踪播放的效果。
第一方面，本发明提供了一种目标追踪方法，所述方法包括：
采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象；
对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。
第二方面，本发明提供了一种目标追踪装置，所述装置包括：
获取模块，用于获取视频帧中待追踪目标对象；
训练模块，用于对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
检测模块，用于将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
判断与追踪模块，用于通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。
第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的一种目标追踪方法的步骤。
第四方面，本发明提供了一种便携式终端，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的一种目标追踪方法的步骤。
本发明通过深度学习的目标检测算法和相关滤波器来对全景视频中指定目标对象进行逐帧检测与追踪，实现在播放全景视频时，用户选定待追踪的目标对象，视频播放窗口即可以自动检测并追踪该对象的移动，使该对象始终在显示屏中心进行显示的效果，提升了用户体验。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种目标追踪方法流程图。
图2是本发明实施例一提供的判断检测目标与追踪示意图。
图3是本发明实施例二提供的一种目标追踪模块示意图。
图4是本发明实施例三提供的便携式终端的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例一提供的一种目标追踪方法包括以下步骤：
S101.采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象；
所述目标对象为用户在所述视频帧中选定的待追踪目标对象，包括但不限于人、动物和车辆等物体；视频帧中物体采用目标检测算法检测，所述目标检测算法包括但不限于深度学习中的ssd算法(Single Shot MultiBox Detector)、rcnn算法(Region-Convolutional Neural Networks)和yolo系列算法(You Only Look Once)等；
用户选定的目标对象用矩形框标识出来；所述矩形框的长宽为目标对象检测的自适应长宽；
需要说明的是，所述视频帧为全景视频的视频帧，所述全景视频可以为网上下载的电影资源等，也可以为用户用全景相机拍摄的视频。
S102.对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
对用矩形框标识出来的目标对象区域提取特征，所述特征包括但不限于：颜色直方图特征、hog特征(Histogram of Oriented Gradient,Hog：方向梯度直方图)等；
将所述特征进行训练，得到相关滤波器；所述训练具体为：
令当前视频帧为第i个视频帧，i>0；定义yi为期望输出，xi为目标对象提取的特征，hi为相关滤波器，有训练公式(1)如下：
公式(1)中，f-1表示反傅里叶变换，表示xi的傅里叶变换，表示hi傅里叶变换的复共轭，⊙表示逐元素相乘；
由公式(1)可得第i视频帧经过特征训练后得到的相关滤波器hi有：
还需要说明的是，相关滤波源于信号处理领域，相关性用于表示两个信号之间的相似程度，通常用卷积表示相关操作；基于相关滤波器的跟踪方法的基本思想是，寻找一个滤波器模板，使得下一帧的图像与所述滤波器模板做卷积操作，响应置信度最大的区域则是预测的目标所在区域。
S103.将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
具体包括：基于第i视频帧计算的相关滤波器为hi，根据卷积定理,时域上的卷积相当于频域上的乘积，对于第i+1个视频帧，置信度计算公式为：
公式(2)中，表示卷积，xi+1为所述第i+1视频帧的特征输入，表示xi+1的傅里叶变换，表示hi傅里叶变换的复共轭；
基于第i视频帧相关滤波器hi计算第i+1个视频帧的置信度，置信度最大值所在的区域即为要追踪的目标对象在第i+1个视频帧中的新区域；同理通过改滤波器模板hi，可以用于预测第i+2个视频帧中目标对象。
S104.通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态；
具体的，预设的置信度数值范围为[4.5,7]，当检测的置信度大于预设置信度数值时，对所述目标对象进行追踪，使目标对象始终在显示屏中心进行跟踪显示；当检测的置信度在预设的置信度区间时，返回步骤S101，重新计算所述目标对象的滤波器模板；当检测的置信度小于置信度数值时，令追踪结束；
请参阅图2，在本发明实施例一中，通过滤波器模板计算后续视频帧的置信度，确定目标对象追踪的位置和状态具体包括以下步骤：
S1041：当检测的置信度C≥7.0时，对所述目标对象进行追踪，使目标对象始终在显示屏中心进行跟踪显示；
当检测的置信度C≥7.0时，说明根据当前滤波器模板预测位置的准确率较高，可获取置信度值最大的区域，更新全景视频显示的视角，使目标对象所在的区域始终在显示屏中心进行跟踪显示；
S1042：当检测的置信度数值7.0＞C≥4.5时，返回步骤S101，重新检测跟踪所述目标对象；
当检测的置信度数值7.0＞C≥4.5时，说明根据当前滤波器模板预测位置的准确率较低，需要返回步骤S101，重新通过深度学习的目标检测方法检测当前视频帧的目标对象，并通过特征相关性确定所述待追踪目标对象，然后初始化相关滤波器，作为当前视频帧的滤波模板计算，逐帧计算后续视频帧的目标对象，进行追踪；
S1043：当检测计算的置信度C＜4.5时，追踪结束；
当检测计算的置信度C＜4.5时，表示没有检测到目标对象，可令目标对象追踪结束。
实施例二：
请参阅图3，本发明实施例二提供的一种目标追踪装置包括：
获取模块11，用于采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象；
训练模块12，用于对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
检测模块13，用于将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
判断与追踪模块14，用于通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。
本发明实施例二提供的一种目标追踪的装置及本发明实施例一提供的目标追踪方法属于同一构思，其具体实现过程详见说明书全文，此处不再赘述。
实施例三：
本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明实施例一提供的一种目标追踪方法的步骤。
实施例四：
图4示出了本发明实施例四提供的便携式终端的具体结构框图，一种便携式终端100包括：一个或多个处理器101、存储器102、以及一个或多个计算机程序，其中所述处理器101和所述存储器102通过总线连接，所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器102中，并且被配置成由所述一个或多个处理器101执行，所述处理器101执行所述计算机程序时实现如本发明实施例一提供的一种目标追踪方法的步骤。
在本发明实施例中，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
在本发明中，通过深度学习的目标检测算法和相关滤波器来对全景视频中指定目标对象进行逐帧检测与追踪，实现在播放全景视频时，用户选定待追踪的目标对象，视频播放窗口即可以自动检测并追踪该对象的移动，使该对象始终在显示屏中心进行显示的效果，提升了用户体验。

Claims (9)

1.一种目标追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象；
对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。
2.如权利要求1所述的目标追踪方法，其特征在于：所述采用深度学习的目标检测算法获取视频帧中待追踪目标对象具体为：
采用深度学习的目标检测算法对视频帧中物体进行检测，所述目标检测方法可以为ssd算法、rcnn算法和yolo；
获取用户选定的目标对象，采用矩形框进行标识，矩形框的长宽为目标对象的自适应长宽。
3.如权利要求1所述的目标追踪方法，其特征在于：所述对目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器，具体包括：
对矩形框标识出来的目标对象区域提取特征；
对所述特征进行训练，得到相关滤波器。
4.如权利要求3所述的目标追踪方法，其特征在于：所述训练具体为：
令当前视频帧为第i个视频帧，i>0；定义yi为期望输出，xi为目标对象提取的特征，hi为相关滤波器，采用训练公式(1)如下：
其(1)中，f-1表示反傅里叶变换，表示xi的傅里叶变换，表示hi傅里叶变换的复共轭，⊙表示逐元素相乘；
由公式(1)可得第i视频帧经过特征训练后得到的相关滤波器hi：
5.如权利要求1所述的目标追踪方法，其特征在于：所述将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度具体为：
基于第i帧的相关滤波器hi计算第i+1个视频帧的置信度；
所述置信度的计算具体为：
对于第i+1个视频帧，提取特征，xi+1为所述第i+1视频帧的特征输入，所述置信度计算公式采用公式(2)：
其(2)中，表示卷积，表示xi+1的傅里叶变换，表示hi傅里叶变换的复共轭。
6.如权利要求1所述的目标追踪方法，其特征在于：所述通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态具体包括：
预设的置信度数值范围为[4.5,7]；
通过滤波器模板计算后续视频帧的置信度，确定目标对象追踪的位置和状态具体为：
当检测的置信度C≥7.0时，对所述目标对象进行追踪，使目标对象始终在显示屏中心进行跟踪显示；
当检测的置信度数值7.0＞C≥4.5时，返回步骤S101，重新检测跟踪所述目标对象；
当检测计算的置信度C＜4.5时，可令目标对象追踪结束。
7.一种目标追踪的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取视频帧中待追踪目标对象；
训练模块，用于对所述目标对象提取特征进行训练，得到相关滤波器；
检测模块，用于将当前视频帧得到的相关滤波器作为滤波器模板，逐帧检测后续视频帧的置信度；
判断与追踪模块，用于通过预设的置信度数值的范围，判断后续视频帧目标对象追踪的位置和状态。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的目标追踪方法的步骤。
9.一种便携式终端，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个计算机程序，其中所述一个或多个计算机程序被存储在所述存储器中，并且被配置成由所述一个或多个处理器执行，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的目标追踪方法的步骤。
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