[发明专利]目标跟踪方法和目标跟踪装置

权利要求书

1.一种目标跟踪方法，包括：

获取包含目标的第一图像，所述第一图像为直角坐标系下的图像；

计算所述第一图像的相邻帧之间的差值以得到第二图像；

使用交互式多模型算法对所述第二图像中的所述目标进行跟踪，以获得所述目标的第一轨迹；

利用分段重采样方法拟合所述第一轨迹，以获得拟合后的第二轨迹；和

输出所述第二轨迹；

所述利用分段重采样方法拟合所述第一轨迹以获得拟合后的第二轨迹的步骤具体包括：

将直角坐标系划分为n*n的网状方格；

对包含所述第一轨迹的方格求均值；

如果方格中的点不连续，则求轨迹点经过的两个方格的均值；和

将所有的方格点按照时间顺序排列，以形成所述第二轨迹。

2.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，所述获取包含目标的第一图像的步骤具体包括：

从声呐设备获取声呐图像f(θ,d)，其中所述声呐图像的横坐标θ为角度，且纵坐标d为距离；

利用如下公式(1)进行坐标变换，以将极坐标下的声呐图像f(θ,d)变换为直角坐标系下的第一图像f(x,y)：

3.根据权利要求2所述的目标跟踪方法，其特征在于，所述获取包括目标的第一图像的步骤之后进一步包括：

利用以下公式(2)，利用高斯滤波对所述第一图像进行降噪处理：

其中，δ是加窗高斯函数的窗口大小，F(x,y)是卷积后的图像，k和l是大于等于0的整数，且G(x,y)是加窗高斯函数，由以下公式(3)表示：

4.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，所述计算所述第一图像的相邻帧之间的差值以得到第二图像的步骤之后进一步包括：

设置一预定阈值对所述第二图像进行分割，以获得包含所述目标的像素点的数据集作为所述第二图像。

5.根据权利要求1所述的目标跟踪方法，其特征在于，所述使用交互式多模型算法对所述第二图像中的所述目标进行跟踪以获得所述目标的第一轨迹的步骤具体包括：

根据所述目标的运动特征建立直角坐标系下的运动模型，其中，所述目标的模型反映在如以下公式(4)和(5)表示的状态矩阵上：

其中，A₁表示加速运动模型，A₂表示匀速运动模型，T是时间；

以如下公式(6)计算交互权重μ_ij(k+1|k)：

其中，ζ_ij为马尔可夫链转移矩阵，μ_i(k)为模型i的概率；

以如下公式(7)和(8)确定k+1时刻模型j对应的滤波器估计算法的状态输入及其协方差

其中，X_i(k)表示运动模型i对应的滤波算法在时刻K的输出，P_i(k)是其对应的协方差；

采用卡尔曼滤波对各个模型的运动状态进行估计，并获得k+1时刻的目标估计信息及其协方差

以如下公式(9)根据各个模型的信息及其协方差计算各个模型的似然函数L_j(k+1)：

以如下公式(10)利用似然函数更新模型概率：

根据更新后的模型概率μ_j(k+1)，以如下公式(11)和(12)对各模型对应估计结果进行输出交互，以完成k+1时刻的目标状态及其协方差的估计：

其中，X(k+1)为运动模型在k+1时刻的目标状态的估计。