JP4849464B2 - フレームシーケンス中のオブジェクトを追跡するコンピュータ化された方法 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の1つの実施の形態による、カメラ103によって得られたフレームシーケンス102又はビデオの移動オブジェクト101を追跡する方法100のステップを示す。図示するステップは、フレーム102毎に繰り返される。オブジェクト101のモデル104を有するものと想定する。モデルは、本明細書において述べるように構築される共分散行列の形である。初期モデルは、たとえば、手動又は自動のオブジェクト位置特定手段を使用して、最初のフレームにおいてオブジェクトを位置特定することによって得ることができる。その後、本明細書において述べるように、モデルをフレーム102毎に更新する(160)。
Iを2次元ピクセル画像又はフレーム102として示す。各ピクセルは、位置(x,y)及び強度を有する。カラー画像の場合、各ピクセルは、3つの強度(RGB)を有する。本発明の1つの実施の形態による方法は、他のタイプの画像、たとえば、マルチスペクトル画像に向けて一般化することができる。
F(x,y)=Φ(I,x,y)
に従ってM×N×d次元特徴画像111を抽出する(110)。但し、M及びNは、入力画像次元であり、関数Φは、色、画像勾配、エッジの大きさ、エッジの向き、フィルタ応答等の任意の特徴写像であってよい。特徴は、より高次の導関数、テクスチャスコア、及び時間フレーム差、たとえば、動きベクトルを含むように拡張することが可能である。
各窓112の特徴ベクトル121毎に、対応する共分散行列CW131を求める(130)。共分散行列は、2つの変数がどれくらい共に変わるかについての測度である。共分散は、それぞれの平均から同じ方向に異なる各対の値については、より正になり、それぞれの平均から逆方向に異なる各対の値については、より負になる。
フレーム102中の移動オブジェクト101を追跡するために、各フレーム102中の様々な窓112の共分散行列セット131をオブジェクト102の本発明の「現」モデル104の共分散行列と比較して(140)、距離141を得る。最小距離をオブジェクト101の現位置151として選択する(150)。モデルの共分散行列104は、後述するようにオブジェクトが追跡される際にフレーム毎に更新する(160)ことができる。
非剛直の移動オブジェクトは、形状、サイズ、及び外観の経時変形を受けるため、これらの変動に動的に適合する(160)ことが可能である。しかし、オブジェクト、たとえば、ボール又は車両の外観が比較的安定したままである場合、更新160ステップは、常に必要なわけではないことを理解されたい。
閉包: AB∈G
結合: (AB)C=A(BC)
単位元: Ae=eA=Aのようなe∈G
逆元: AA−1=A−1A=eのようなA−1∈G
逆対称:[a,b]=−[b,a]且つ
ヤコビの恒等式:[a,[b,c]]+[b,[c,a]]+[c,[a,b]]=0
を満たす双線形演算である。
本発明の実施の形態によるビデオにおいてオブジェクトを追跡する方法は、オブジェクトの空間的属性及び外観属性を両方とも利用し、複数のオブジェクト特徴を融合させる簡潔な解決策を提供する。
Claims (25)
- フレームシーケンス中のオブジェクトを追跡するコンピュータ化された方法であって、
オブジェクトの、取得されたフレームシーケンスの各フレームから特徴画像を抽出するステップと、
前記特徴画像中の特徴の異なる窓に対応する特徴ベクトルセットを各特徴画像に構築するステップと、
前記特徴ベクトルセットから対応する共分散行列セットを求めるステップと、
前記オブジェクトを表すモデルとしてモデル共分散行列を使用し、前記共分散行列セット中の各共分散行列と、前記モデル共分散行列との間の距離を測定するステップと、
前記モデル共分散行列からの最小距離を備えた対応する共分散行列を有する特定の窓を、前記フレーム中の前記オブジェクトの位置として選択するステップと
を含み、
前記測定するステップにおいて、2つの共分散行列C i とC j との間の距離は、
フレームシーケンス中のオブジェクトを追跡するコンピュータ化された方法。 - フレーム毎に、前記モデル共分散行列を更新するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記フレームは、マルチスペクトル画像である請求項1に記載の方法。
- 前記異なる窓は、前記フレーム中の前記オブジェクトの前記位置の推定に従って選択される請求項1に記載の方法。
- 各特徴ベクトルは、前記オブジェクトの空間的属性及び外観属性を含む請求項1に記載の方法。
- 前記空間的属性は、前記特徴画像のピクセル座標から得られ、前記外観属性は、ピクセル強度を含む請求項5に記載の方法。
- 前記異なる窓は、前記特徴画像において異なるサイズ及び位置を有する請求項1に記載の方法。
- 前記更新するステップは、前記共分散行列セットのサブセットを使用して、固有平均共分散行列を前記モデル共分散行列として求める請求項2に記載の方法。
- 前記平均共分散行列は、リー代数を使用して求められる請求項9に記載の方法。
- 各共分散行列距離を、前記モデル共分散行列からのそれぞれの距離に従って前記サブセット中の重みで乗算するステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
- 一定の重み値を前記サブセット中の各共分散行列に割り当てるステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
- 前記サブセット中の最も新しい共分散行列に対して、より高い重み値を割り当てるステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
- 現モデル共分散行列を前記サブセットに含めるステップと、
前記サブセット中の共分散行列の数を増分するステップと
をさらに含む請求項9に記載の方法。 - 前記サブセットから最も古い共分散行列を除去するステップと、
行列総数を一定に保つために、現モデル共分散行列を前記サブセットに含めるステップと
をさらに含む請求項9に記載の方法。 - 前記窓内の前のオブジェクト位置及び対応する特徴のサブセットを保持するステップと、
前記特徴から直接、前記モデル共分散行列を計算するステップと
をさらに含む請求項9に記載の方法。 - フレーム毎に、モデル特徴平均ベクトルを更新するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 特徴平均距離を計算するために、前記モデル特徴平均ベクトルと窓特徴平均ベクトルとの間の距離を測定するステップと、
前記共分散距離を共分散融合重みで乗算するステップと、
前記平均距離を共分散融合重みで乗算するステップと、
前記共分散及び前記特徴平均距離の加重和を計算するステップと、
前記加重和を、モデルと現窓との間の距離として割り当てるステップと、
最小の加重和を有する特定の窓を、探索領域中の前記オブジェクトの位置として選択するステップと
をさらに含む請求項17に記載の方法。 - 前記空間的属性は、ピクセルの空間座標値である請求項6に記載の方法。
- 前記空間的属性は、前記窓の原点からの前記ピクセルの距離である請求項6に記載の方法。
- 前記空間的属性は、前記窓の原点を基準にしたピクセルの空間座標値の絶対値である請求項6に記載の方法。
- 前記オブジェクト位置の前の位置から現画像での探索領域を予測するステップと、
前記探索領域中の特徴ベクトルセットを構築するステップと、
前記探索領域中の前記特徴ベクトルセットから対応する共分散行列セットを求めるステップと、
前記セット中の各共分散行列と前記探索領域中の前記オブジェクトを表すモデル共分散行列との間の距離を測定するステップと、
前記モデル共分散行列からの最小距離を備えた対応する共分散行列を有する特定の窓を、前記探索領域中の前記オブジェクトの位置として選択するステップと
をさらに含む請求項1に記載の方法。 - 各窓を、その共分散行列の固有値セットで表すステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
- 前記特徴ベクトルセットから対応する固有値セットを求めるステップと、
前記セット中の各固有値セットと前記オブジェクトを表すモデル固有値セットとの間の距離を測定するステップと、
前記モデル固有値セットから最小距離を備えた対応する固有値セットを有する特定の窓を、前記フレーム中の前記オブジェクトの位置として選択するステップと
をさらに含む請求項23に記載の方法。 - フレーム毎に、モデル固有値セットを更新するステップをさらに含む請求項24に記載の方法。
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