魏 晨（吉林大学珠海学院，519041）



基于区域分割的抗遮挡运动人体跟踪算法

魏 晨
（吉林大学珠海学院，519041）

运动目标的跟踪会受到遮挡、复杂背景等因素的影响。本章提出了一种基于目标分割的跟踪算法，将跟踪目标分为若干区域，融合模糊颜色直方图和梯度直方图的特征信息。在复杂的环境中，尤其是遮挡的情况下，具有较准确和稳定的表现。

目标跟踪；遮挡；颜色直方图；梯度直方图

0　引言

运动目标跟踪技术是计算机视觉领域中的一项关键技术，在监控、安防等方面有着广泛的应用。目标遮挡问题是运动人体跟踪研究中的一个难点，本文对目标区域进行划分，分块提取颜色和梯度特征信息，建立观测模型，在粒子滤波的框架下进行跟踪。

1　区域划分

本文对目标区域进行划分，利用空间信息，分别计算每个子区域的特征，并建立观测模型。目标区域为矩形，将其划分成a×b个单元，每个单元包含i×j个像素，2×2个单元组成一个子区域。各子区域之间重叠2个或1个单元，则整个目标区域中共有个子区域。处在单元边缘的像素不仅对本单元的特征有影响，还对周围的单元有影响，通过重叠将子区域之间的关系联系了起来。

2　特征选取

2.1模糊颜色直方图与观测模型

颜色直方图体现了图像的全局统计结果，具有对平移旋转不敏感的优点，但缺乏空间信息，维数较高。本文采用模糊颜色直方图，使每个像素并不仅属于某一个直方图区间，而是与所有区间有一定的相似度，由原来的区间互斥选择转化为属于某一区间的可能性大些，属于其他区间的可能性小些的连续的相似度表达。

在目标区域内，离中心越远的像素点权重越小，离中心越近的像素点权重越大，这样就降低了目标区域边缘像素对颜色直方图的贡献程度，在一定程度上对背景干扰和部分遮挡具有较好鲁棒性。模糊颜色直方图可以表示为：

2.2梯度直方图与观测模型

梯度特征提取是指提取目标的边缘梯度信息，并用直方图形式表示统计结果。梯度直方图可以抑制目标平移和旋转带来的影响，子区域的处理方法体现了局部像素点之间的关系。

将梯度特征量化为m级，并针对每一子区域都提取梯度直方图。跟踪过程中的观测模型可表示为：

两个人都在气头上，父母也不好多劝，过了两天，等田朵的一股怨气、小宁的半腔怒火都消了消之后，双方父母才话里话外地劝合。小宁看这两天田朵忙前忙后的，也就不再提离婚这茬了。其实，回头想想，他们之间并不存在不可调和的矛盾，说到底，就是挤牙膏、吃醋那点破事，和漫长的、珍贵的婚姻之路相比，这些小瑕疵，根本不值一提。

2.3特征融合

分别求出各特征对应的观测方程，并将其结合到一起，组成最终的模型。本文采用巴氏系数法对于单个特征的相似度进行描述。颜色、梯度特征的巴氏系数可分别表示为：

3　粒子滤波算法

基于区域分割的目标跟踪算法在粒子滤波的框架下完成，步骤如下：

1.建立目标的模糊颜色模型和梯度模型。

2.初始化。在目标周围预置一个粒子集，粒子个数为N。

4.计算粒子单个特征相似度。

5.计算粒子权重。利用单个特征的相似度和相似度权重计算出粒子与目标模型的综合相似度。

6.输出跟踪结果。粒子集的加权平均和就是当前帧目标的位置。

7.计算每个特征相似度权重。

8.进入下一帧，从第三步开始，依次执行

4　实验结果

实验采用Window XP操作系统， Visual Studio 2008软件平台，视频来自CAVIAR项目。由图1可见，在第109帧出现遮挡时，依然能够继续跟踪目标，算法具有较好的稳定性。

图1　目标遮挡时跟踪效果示意图

5　结论

本文针对目标跟踪中的遮挡问题，提出了基于区域分割的特征融合算法，将目标区域分成若干区间，充分利用空间信息，融合模糊颜色直方图和梯度直方图描述目标特征，在粒子滤波框架下实现跟踪。实验表明该方法能较好的克服遮挡问题。

［1］ 郑成勇.一种 CIELab 颜色空间中的车牌定位方法［J］.五邑大学学报 （自然科学版）， 2010， 24.1： 21-26.

［2］ 曹松晓.随机概率模型视觉目标跟踪理论及应用研究［D］. 浙江大学， 2013.

［3］ 代少升，齐威.一种改进的多单元粒子滤波算法［J］.计算机工程与应用，2011，36

魏晨（1988—），天津人，硕士研究生，现于吉林大学珠海学院职教

Anti occlusion moving human tracking algorithm based on region segmentation

Wei Chen
（Jilin University Zhuhai College，519041）

The tracking of moving objects is affected by the occlusion and complex background.In this chapter，a tracking algorithm based on target segmentation is proposed.The target is divided into several regions，and the characteristic information of fuzzy color histogram is combined with gradient histogram.In a complex environment，especially in the case of occlusion，this algorithm is accurate and robust.

Target Tracking；Occlusion；Color Histogram；Gradient Histogram

魏晨（1988—），天津人，硕士，助教，主要研究方向：图像处理，目标跟踪