(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210823197.3 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 中国人民解 放军国防科技大 学 地址 410073 湖南省长 沙市开福区德雅路 109号 (72)发明人 周颉鑫　孙晓亮　王秋富　张倬　 李璋　 (74)专利代理 机构 长沙国科天河知识产权代理 有限公司 432 25 专利代理师 段盼姣 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/194(2017.01) G06T 7/246(2017.01)G06T 7/90(2017.01) G06V 20/17(2022.01) G06V 10/26(2022.01) (54)发明名称 实时目标位姿跟踪方法、 装置、 计算机设备 和存储介质 (57)摘要 本申请涉及一种实时 目标位姿跟踪 方法、 装 置、 计算机设备和存储介质。 所述方法包括： 获取 待跟踪海上目标的三维模型和初始位姿参数， 根 据初始位姿参数渲染三维模型得到投影轮廓； 以 在投影轮廓上均匀采样的二维图像点为圆心构 建局部区域， 根据目标尺度更新局部区域的半 径， 得到自适应局部区域模型； 根据 自适应局部 区域模型中像素的像素前景后验概率和像素背 景后验概率， 构建海上目标的分割能量函数； 采 用高斯牛顿法迭代求解分割能量函数， 当分割能 量函数达到最大值时， 输出位姿变化量， 根据位 姿变化量进行序列图像中海上目标的位姿跟踪。 采用本方法能够实现对海上目标的实时位姿跟 踪。 权利要求书4页 说明书16页 附图5页 CN 114972518 A 2022.08.30 CN 114972518 A 1.一种实时目标位姿跟踪方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取待跟踪海上目标的三维模型和初始位姿参数， 根据 所述初始位姿参数渲染所述三 维模型得到投影 轮廓； 以在所述投影轮廓上均匀采样的二维图像点为圆心构建局部区域， 根据目标尺度 更新 所述局部区域的半径， 得到自适应局部区域模型； 所述 目标尺度包括所述投影轮廓的最小 外接矩形尺度； 根据所述自适应局部区域模型中局部区域的局部前景统计信 息和局部背景统计信 息， 得到局部区域内每一像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率， 根据所述自适应局部 区域模型中像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率， 构建海上目标的分割能量函 数； 采用高斯牛顿法迭代求解所述分割能量函数， 当所述分割能量函数达到最大值时， 输 出位姿变化 量， 根据所述 位姿变化 量进行序列图像中海上目标的位姿跟踪。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述初始位姿参数渲染所述三维 模型得到投影 轮廓包括： 根据所述初始位姿参数将所述海上目标在三维模型对应的世界坐标系中的位置变换 为在相机坐标系中的位置； 根据预标定的摄像机内参数对应的内参数矩阵以及所述海上目标在相机坐标系 中的 位置， 得到三维模型顶点到二维图像点的透 视投影； 根据所述透 视投影， 得到三维模型对应二维图像中目标的投影掩膜； 根据所述二维图像中每一二维投影点与 所述投影掩膜中轮廓 点的欧式距离， 得到符号 距离函数为： 其中， ， 为二维投影点， 为投影掩膜上的轮廓点， 为投影轮廓； 根据所述符号距离函数为 零时的点 集得到投影 轮廓为 。 3.根据权利要求1或2任一项所述的方法， 其特征在于， 所述以在所述投影轮廓上均匀 采样的二维 图像点为圆心构建局部区域， 根据目标尺度更新所述局部区域的半径， 得到 自 适应局部区域模型包括： 在所述投影轮廓对应的目标三维模型顶点集中筛选三维模型顶点； 所述三维模型顶点 对应的二维图像点在投影 轮廓上均匀分布； 以所述二维图像点为圆心， 得到投影轮廓上的局部区域， 根据目标尺度更新所述局部 区域的半径， 得到自适应局部区域模型。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 根据目标尺度 更新所述局部区域的半径的 步骤包括： 根据所述投影 轮廓的最小外 接矩形尺度得到半径更新机制为： 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114972518 A 2其中， 为第 帧图像中第 个局部区域的半径， 为第 帧中的目标三维模型投 影轮廓最小外接矩形的宽度， 为第 帧中的目标三维模型投影轮廓最小外接矩形的 高度， 为敏感系数， 为尺度偏置系数， 为半径变化区间长度， 为最小半径参数； 根据所述半径更新机制更新所述局部区域的半径。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述自适应局部区域模型中局部 区域的局部前景统计信息和局部背景 统计信息， 得到局部区域内每一像素的像素前景后验 概率和像素背景后验概 率包括： 分别根据 所述局部区域的局部前景统计信 息和局部背景统计信 息， 得到前景颜色外观 模型和背 景颜色外观模型， 分别根据每一所述局部区域的前景颜色外观模 型和背景颜色外 观模型， 得到局部区域内每一像素 的像素前景后验概率和像素背景后验概率； 所述像素前 景后验概 率为： 其中， 为像素 对应的像素前景后验概率， 为第 个局部区域局部前景区域 的颜色直方分布图， 为第 个局部区域局部背 景区域的颜色直方分布图， 为 分布在 中的概率， ， 为输入图像， 为输入图像中的像素， 为输入图像 中像素 的RGB值， 为前景颜色外观模型， 为背景颜色外观模型， 为局部前 景权重， 为局部背景权 重； 所述像素背景后验概 率为： 其中， 为像素 对应的像素背景后验概率， 为 分布在 中的概 率。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述自适应局部区域模型中像素 的像素前景后验概 率和像素背景后验概 率， 构建海上目标的分割能量 函数包括： 分别根据 所述自适应局部区域模型中像素的像素前景后验概率和像素背景后验概率， 计算局部区域之间的重叠区域内像素的像素前景平均后验概率和像素背 景平均后验概率； 所述像素 前景平均后验概 率为： 其中， 为第 帧图像中 对应的像素前景平均后验概率， 为第 帧图像权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114972518 A 3