Abstract
The snake algorithm is widely adopted to track objects by extracting the active contour of the object from background. However, it fails to track the target converging to the background if there exists background whose gradient is greater than that of the pixels on the contour. Also, the contour may shrink when the target moves fast and the snake algorithm misses the boundary of the object in its searching window. To alleviate these problems, we propose an improved algorithm that can track object contour more robustly. Firstly, we propose two external energy functions, the edge energy and the contrast energy. One is designed to give more weight to the gradient on the boundary and the other to reflect the contrast difference between the object and background. Secondly, by computing the motion vector of the contour from the difference of the two consecutive frames, we can move the snake pointers of the previous frame near the region where the object boundary is probable at the current frame. Computer experiments show that the proposed method is more robust to the complicated background than the previously known methods and can track the object with fast movement.
스네이크 알고리즘은 객체와 배경 사이의 활성 윤곽(active contour)을 추출하여 객체를 추적하는 기법으로 널리 사용되고 있지만, 객체 윤곽의 밝기 기울기 성분보다 배경에 존재하는 기울기 성분이 크면 객체 윤곽이 배경으로 잘못 수렴되는 문제를 갖는다. 또 객체의 급격한 이동으로 인해 객체의 윤곽이 탐색영역을 벗어나면 윤곽선이 객체의 내부로 수축되는(shrink) 현상이 발생하게 되어 객체 추적에 실패하게 된다. 본 논문에서는 이러한 기존의 문제점을 개선한 새로운 스네이크 윤곽 추적 방법을 제안한다. 먼저, 객체 경계에 존재하는 평균 기울기 방향만을 고려하도록 개선된 에지 에너지 함수와 스플라인 경계의 안쪽과 바깥쪽 영역의 명암차를 이용한 컨트라스트 에너지 함수를 제안하여 윤곽선이 배경에 잘못 수렴되는 문제를 해결하였다. 또한 이전 프레임과 현재 프레임의 차영상으로부터 스네이크 포인터의 모션 벡터를 얻고 이를 이용하여 이전 프레임의 스네이크 포인터를 현재 프레임의 객체 윤곽 부근으로 빠르게 이동시켜 윤곽선이 객체 내부로 수축되는 현상을 방지하였다. 실험 결과 제안하는 기법은 기존 방법들에 비하여 복잡한 배경에 더 강인하며 움직임이 큰 객체를 정확하게 추적할 수 있었다.