基于核相關濾波的視頻衛(wèi)星目標跟蹤算法*

劉耀勝，廖育榮，林存寶，李兆銘，倪淑燕

（航天工程大學，北京 101400）

0 引言

目標跟蹤作為計算機視覺三大領域（檢測、識別、跟蹤）最重要的一部分，已經在視頻監(jiān)控、國防軍事、人工智能、汽車導航等領域廣泛應用。視頻衛(wèi)星作為一種新型的對地觀測衛(wèi)星，與傳統(tǒng)的對地觀測衛(wèi)星相比較，其最大的特點是可以采用“凝視”的方式對某個區(qū)域進行觀察，并且以視頻成像的方式獲得更多的信息，尤其適合于動態(tài)目標的檢測和跟蹤。分析其特性，除了能夠對空中的飛機、地面上的車輛以及海上的船只獲取動態(tài)信息之外，還可以觀察海洋潮汐的變化，以及其他自然災害的發(fā)生，并且以視頻成像的方式觀察到某一固定區(qū)域的目標變化情況，從而獲得相關的信息，以便作出對應的決策。

近些年來，各國都在大力研究視頻衛(wèi)星，發(fā)射到高空的視頻衛(wèi)星數(shù)量越來越多。2007 年印度尼西亞發(fā)射“柏林技術大學衛(wèi)星”，2013 年美國的Sky box 公司陸續(xù)發(fā)射Sky Sat 系列的視頻衛(wèi)星，2014年中國國防科技大學發(fā)射自主研制的“天拓二號”衛(wèi)星，2015 年中國長光衛(wèi)星公司研制的“吉林一號”衛(wèi)星順利升空。由于視頻衛(wèi)星拍攝的圖像分辨率較低、尺寸較大、目標環(huán)境復雜，容易受到大氣環(huán)境的干擾以及存在目標被遮擋等問題，使得對視頻中小目標跟蹤存在很大的問題。傳統(tǒng)的目標跟蹤算法主要適用于地面上的大目標跟蹤，對小目標的跟蹤技術幾乎沒有出現(xiàn)，因此，對衛(wèi)星視頻中的小目標跟蹤將成為該領域的一大技術難題。……