Mean-shift跟踪中的状态分析及处理

在Mean-shift算法中,对跟踪状态的误判会引起错误的模板调整策略,造成目标丢失。提出了一种新的跟踪状态分析方法,该算法首先通过分析目标特征与背景特征的相对关系,引入特征增强函数,并在此基础上构造了新的背景模板。然后通过对跟踪中各模板相似系数动态变化过程的综合分析,准确判定目标所处跟踪状态,以采取相应的模板调整策略。实验表明,该算法可以有效增强Mean-shift算法在复杂条件下的跟踪效果,具有较好的稳健性。     

均值漂移跟踪的双模板更新算法*

针对均值漂移算法缺少必要的模板更新方法的缺点,提出了一种基于双模板判定的更新算法。该算法首先通过分析目标特征与背景特征的相对大小,设计了加权函数分别对前景和背景特征进行加权;然后在此基础上引入背景模板并构造双模板,通过对候选目标与双模板相似度系数的综合分析,可以准确判定跟踪状态及干扰产生的原因,以采取相应的模板更新策略。实验表明,该算法可以有效地增强均值漂移算法在目标姿态变化、前景遮挡等复杂条件下的跟踪效果,具有较好的跟踪稳健性。     

团块与Mean-Shift结合的局部遮挡目标跟踪

传统的基于Mean-Shift的目标跟踪方法利用目标的全局特征进行跟踪,在局部遮挡情况下跟踪效果不佳。提出一种基于团块建模和Mean-Shift相结合的利用目标局部特征的运动目标跟踪方法,对目标进行团块建模,利用Mean-shift算法对各团块进行跟踪,在此基础上确定目标新位置。该方法能够在目标发生局部遮挡时,自动选取未被遮挡的团块的跟踪结果来确定目标的位置。为了提高方法对背景干扰的鲁棒性,采用背景加权的Mean-Shift算法。实验结果表明：该方法在局部遮挡的情况下可较好地进行目标跟踪,跟踪效果优于报导的基于Mean-Shift的方法。     

卫星视频中的单目标分割和跟踪

对于卫星视频图像中存在的目标与背景对比性低、缺乏目标特征信息等问题,提出一种结合目标运动信息、时空背景和外观模型的目标分割和跟踪方法.根据首帧定位得到目标区域,首先对目标使用方向梯度直方图方法提取特征利用核相关滤波器得到目标跟踪区域1;接着利用颜色空间特征建立目标与其周围区域上下文信息的空间模型得到目标跟踪区域2;然后利用视觉背景提取算法以像素为单位在目标区域上检测运动目标得到单目标的分割区域3;最后分别对3个区域进行相关计算得到最优区域作为最终目标跟踪位置和模板更新样本.实验结果表明,本文算法与KCF算法相比,跟踪的成功率和准确率有很大的提高,同时实现了单目标分割.     

核函数带宽自适应的Mean-Shift跟踪算法

为了实现Mean-Shift跟踪算法中的核函数带宽自适应更新,提出基于比较Bhattacharyya系数的新方法。首先用模板中心加权与目标边缘加权的直方图计算巴氏系数,跟踪时用候选目标边缘加权直方图与模板中心加权直方图计算新的巴氏系数,根据两个系数的大小对核带宽进行10%的缩放。实验表明,该方法有效克服了带宽只能缩小的问题,实现了跟踪窗对目标缩放的自适应性。     

基于运动区域检测的运动目标跟踪算法*

针对传统基于模板匹配的运动目标跟踪算法存在着计算量大、模板漂移导致跟踪失败的问题,提出了一种基于运动区域检测的运动目标跟踪算法。该算法通过采用光流法对目标运动区域进行估计,计算出光流场区域的形心,确定待匹配图相匹配范围,再用模板框在已确定区域进行模板匹配跟踪。根据某开放实验室行人录像跟踪实验表明,本算法能够有效解决模板漂移问题,提高了跟踪实时性, 实现了视频对象目标的跟踪。     

动态背景运动目标的快速锁定跟踪算法

为改善动态背景运动目标跟踪的精度和计算性能,提出一种Hu_Fourier特征描述子的目标识别算法和固定模板滑动置信度最佳线性逼近法的目标锁定跟踪算法。依据提出的Hu_Fourier特征描述子,快速准确地提取出识别区域运动目标的轮廓特征,结合加权距离目标识别算法,识别出图像中所有目标,计算目标的质心坐标。利用提出的固定模板滑动置信度准则,结合识别目标的质心,锁定目标,更新目标模板。依据最佳线性逼近法,确定下一帧图像的目标搜索区域。理论分析和实验结果验证了该目标锁定跟踪算法的鲁棒性和有效性。     

基于分段加权的反向稀疏跟踪算法研究

为提高稀疏表示跟踪模型性能，提出一种分段加权的反向稀疏跟踪算法，将跟踪问题转化为在贝叶斯框架下寻找概率最高的候选对象问题，构造不同的分段权重函数来分别度量候选目标与正负模板的判别特征系数。通过池化来降低跟踪结果的不确定性干扰，选择正负模板加权系数差值最大的候选表示作为跟踪结果。实验表明，在光照变化、遮挡、快速运动、运动模糊情况下，所提出的算法可以确保跟踪结果的准确性和鲁棒性。     

融入深度特征的多模板相关滤波跟踪算法

针对现实场景中跟踪算法因背景杂乱、遮挡、尺度变化、目标形变等情况易导致跟踪失败的问题,提出融入深度特征的多模板相关滤波跟踪算法.首先对图像或图像区域分别提取深度特征和Color Name特征,经过核相关滤波器学习得到不同的模板;然后采用核相关滤波跟踪算法获得2个特征下的响应集合,并对所得到的集合进行加权融合得到最终的目标位置;最后使用贝叶斯统计通过最大化后验的方式估计最佳目标尺度,同时更新核相关滤波器参数,以实现自适应尺度的目标跟踪.在OTB2013和OTB2015这2个基准数据库上进行实验,并与当前6种优秀的算法进行比较,结果表明该算法性能最优,在2个数据集上的成功率OP(AUE)较KCF算法分别提升10.7%和12.4%.     

自适应模型更新的多特征融合目标跟踪算法

针对目标在运动过程中存在遮挡、光照变化、背景因素等复杂情况下的跟踪问题,提出了一种多特征融合的跟踪算法;利用背景加权后的联合直方图来描述目标的灰度和纹理特征信息,提出一种多帧加权组合的模板更新策略,对模板特征分布进行自适应更新,基于当前粒子特征信息可信度加权设计了一种自适应特征融合观测模型,并结合到粒子滤波算法中,从而提高了跟踪算法的场景适应能力;实验结果表明;与基于单一特征的算法相比,该算法的适应性更强,能有效跟踪复杂场景下的运动目标.     

空间相关背景加权直方图均值漂移目标跟踪

针对传统的基于直方图的均值漂移跟踪算法, 当目标出现于复杂跟踪条件时, 因无法显著区分颜色相近的目标或背景而导致跟踪失败的问题, 提出一种基于空间相关背景加权直方图的均值漂移跟踪算法, 并给出了推导过程. 实验结果表明, 该算法通过在目标模型中减少背景显著特征来增强目标定位, 能在遮挡、光照变化等复杂情况下实现有效的目标跟踪, 改善了传统均值漂移算法中模板不能及时更新等方面的局限性.

     

基于颜色的快速人体跟踪及遮挡处理

为了对被跟踪到的运动员进行运动姿态以及运动参数的分析,给运动员的训练提供科学合理的参考,提高比赛成绩,研究了面向体育视频的运动目标跟踪技术,提出了一种基于Mean Shift的综合算法.首先,根据背景加权直方图选择跟踪目标与背景图像的差别最显著的部分作为跟踪特征,以减少背景信息对跟踪效果的影响;其次,针对Mean Shift算法需要对图像进行穷举匹配的问题,利用Kalman滤波对目标的状态进行有效预测,减少了匹配运算次数,改善了快速运动目标的跟踪效果,提高了跟踪算法的稳健性;最后运用基于核的Mean Shift算法对运动目标进行跟踪,同时进行目标模板的实时更新,实现了对体育视频中运动员的稳定实时的跟踪.该方法成功地解决了部分遮挡、背景混乱以及目标尺寸变化等问题.     

遮挡判定下多层次重定位跟踪算法

目的 目标遮挡一直是限制跟踪算法精确度和稳定性的问题之一,针对该问题,提出一种抗遮挡的多层次重定位目标跟踪算法。方法 通过平均峰值相关能量动态分配特征权重,将梯度特征与颜色直方图特征动态地结合起来进行目标跟踪。利用多峰值检测和峰值波动情况进行目标状态判定,若目标状态不理想,则停止模板更新,避免逐帧更新导致目标漂移,继续跟踪目标;若判定目标遮挡,则提取对应特征点,使用最邻近距离比进行特征匹配和筛选,丢弃负样本的最邻近样本作为二次筛选,利用广义霍夫变换进行第3次筛选并重定位目标,对目标继续跟踪。结果 在标准数据集OTB（object tracking benchmark）100和LaSOT（large-scale single object tracking）上的实验结果显示,本文算法的精确率分别为0.885和0.301,相较于Staple算法分别提升了13.5%和30.3%。结论 在目标发生遮挡的场景中,本文方法能够重定位目标并且继续跟踪,优化后的模板更新策略提高了算法速度。目标状态的判定有效估计了目标遮挡问题,可以及时采取应对策略,提高算法在复杂环境下的稳定性。     

基于直方图主成分变化检测的跟踪算法

序列图像中运动目标尺度在发生变化时,难以被精确跟踪。为此,提出一种基于目标直方图主成分变化检测的跟踪算法。综合考虑目标与背景的特征显著性和相似性2个因素,建立比值关系进行量化分析,选取能够最大程度区分前景目标和背景的特征,并将区分度作为权值确定直方图中所选特征的区间数。通过分析目标直方图中主成分特征分量所占的总像素数,确定目标尺度变化情况。定义一种新的带宽计算准则,自适应调整跟踪窗大小。实验结果表明,该算法能够准确地对目标尺度变化进行检测。     

A novel algebraic method for kernel-based object tracking

In the present paper, a new tracking method based on kernel tracking is proposed. The proposed method employs a novel algebraic algorithm to get the kernel movement. In contrast to the mean-shift method which uses a weighted kernel to reduce the effect of the background, the algebraic algorithm of the proposed method allows dividing the candidate area into two parts in order to identify the object and background regions. To detect the object and background regions, we propose measuring the similarity of weighted histogram for each part. The experiments show the superiority of the proposed method for the removal of the background. The effect of noise and background clutter is reduced by segmentation of the object which produces the narrow histogram. In conclusion, the ability of the proposed method for tracking in crowded and cluttered scenes is demonstrated.     

基于子空间和直方图的多记忆自适应相关滤波目标跟踪算法

为了增强相关滤波算法(CF)在目标遮挡或背景干扰情况下跟踪的鲁棒性,提出基于子空间和直方图的多记忆自适应相关滤波目标跟踪算法.首先,针对CF使用的模板单一无法应对不同时期相邻帧目标表现的差异,提出利用随机更新策略学习多个目标模板,应对不同时期的目标变化.然后,针对不同的更新模板得到多个候选目标,利用子空间学习上一帧的表示系数,综合判断候选目标的准确性.同时,因为CF与子空间表示均利用模板判断跟踪结果,对背景杂乱等情况判断容易造成偏差,所以引入颜色直方图,利用统计特征作为独立的判断依据,增强算法对候选目标判断结果的准确性.在标准视频集上的实验表明,文中算法具备一定的抗遮挡及抗背景干扰能力.     

深度特征的核相关滤波视觉跟踪

针对核相关滤波目标跟踪算法中传统手工特征的不足,以核相关滤波方法的目标跟踪技术作为研究对象,利用深度卷积神经网络自动提取待跟踪目标的深度卷积特征,来代替传统的手工特征,利用从不同卷积层提取到的深度卷积特征分别经过核相关滤波器学习来得到不同的特征图,然后对多个特征图进行加权融合来确定待跟踪目标在视频序列中的位置,以此来提高跟踪算法在复杂干扰背景下的鲁棒性。     

基于改进CAMShift的运动目标跟踪算法

针对视频序列图像目标跟踪中Mean Shift算法提取目标颜色特征易受背景影响的问题,首先选取非线性核密度估计方法用来进行运动目标的检测,然后采用CAMShift方法对检测到的目标进行跟踪,并结合非线性核密度估计的检测结果对目标直方图进行自适应更新。还针对目标的遮挡问题给出解决方法。实验结果表明,引入背景减法与CAMShift相结合的策略,能够实现运动目标的自动跟踪,并实现目标直方图的自适应更新。该算法的可靠性能满足实时检测的要求,较好地解决了光照变化、阴影及遮挡等造成的影响。