2019/7/10(下午）学习内容【Back Projection、 Mean Shift 、CamShift算法opencv的实现】

1–Back Projection

计算Back Projection的OpenCV代码。
(1).准备一张只包含被跟踪目标的图片，将色彩空间转化到HSI空间，获得其中的H分量：

IplImage* target=cvLoadImage("target.bmp",-1);  //装载图片
IplImage* target_hsv=cvCreateImage( cvGetSize(target), IPL_DEPTH_8U, 3 );
IplImage* target_hue=cvCreateImage( cvGetSize(target), IPL_DEPTH_8U, 3 );
cvCvtColor(target,target_hsv,CV_BGR2HSV);       //转化到HSV空间
cvSplit( target_hsv, target_hue, NULL, NULL, NULL );    //获得H分量

(2).计算H分量的直方图，即1D直方图：

IplImage* h_plane=cvCreateImage( cvGetSize(target_hsv),IPL_DEPTH_8U,1 );
int hist_size[]={255};          //将H分量的值量化到[0,255]
float* ranges[]={ {0,360} };    //H分量的取值范围是[0,360)
CvHistogram* hist=cvCreateHist(1, hist_size, ranges, 1);
cvCalcHist(&target_hue, hist, 0, NULL);

在这里需要考虑H分量的取值范围的问题，H分量的取值范围是[0,360)，这个取值范围的值不能用一个byte来表示，为了能用一个byte表示，需要将H值做适当的量化处理，在这里我们将H分量的范围量化到[0,255]。

(3).计算Back Projection：

IplImage* rawImage;
//get from video frame,unsigned byte,one channel
IplImage* result=cvCreateImage(cvGetSize(rawImage),IPL_DEPTH_8U,1);
cvCalcBackProject(&rawImage,result,hist);

(4). result即为我们需要的.

2–Mean Shift算法

质心可以通过以下公式来计算：
(1).计算区域内0阶矩

for(int i=0;i< height;i++)
for(int j=0;j< width;j++)
M00+=I(i,j)

(2).区域内1阶矩：

for(int i=0;i< height;i++)
for(int j=0;j< width;j++)
{
M10+=i*I(i,j);
M01+=j*I(i,j);
}

(3).则Mass Center为：
Xc=M10/M00; Yc=M01/M00

在OpenCV中，提供Mean Shift算法的函数，函数的原型是：

int cvMeanShift(IplImage* imgprob,CvRect windowIn,
CvTermCriteria criteria,CvConnectedComp* out);

需要的参数为：

(1).IplImage* imgprob：2D概率分布图像，传入；
(2).CvRect windowIn：初始的窗口，传入；
(3).CvTermCriteria criteria：停止迭代的标准，传入；
(4).CvConnectedComp* out:查询结果，传出。

注：构造CvTermCriteria变量需要三个参数，一个是类型，另一个是迭代的最大次数，最后一个表示特定的阈值。例如可以这样构造 criteria：
criteria=cvTermCriteria(CV_TERMCRIT_ITER|CV_TERMCRIT_EPS,10,0.1)。

3–CamShift算法

整个算法的具体步骤分5步：
Step 1：将整个图像设为搜寻区域。
Step 2：初始话Search Window的大小和位置。
Step 3：计算Search Window内的彩色概率分布，此区域的大小比Search Window要稍微大一点。
Step 4：运行MeanShift。获得Search Window新的位置和大小。
Step 5：在下一帧视频图像中，用Step 3获得的值初始化Search Window的位置和大小。跳转到Step 3继续运行。

OpenCV代码：
在OpenCV中，有实现CamShift算法的函数，此函数的原型是：

cvCamShift(IplImage* imgprob, CvRect windowIn,
CvTermCriteria criteria,
CvConnectedComp* out, CvBox2D* box=0);
其中：
imgprob：色彩概率分布图像。
windowIn：Search Window的初始值。
Criteria：用来判断搜寻是否停止的一个标准。
out：保存运算结果,包括新的Search Window的位置和面积。
box：包含被跟踪物体的最小矩形。