复杂场景下的加权粒子滤波行人跟踪方法

针对粒子滤波跟踪算法在行人目标遮挡、光线干扰以及背景与行人相似等情形下,目标易发生漂移、跟踪精度不高的问题,本文提出一种加权粒子滤波行人跟踪方法。该方法联合遮挡模型和Online Boosting算法,利用在线学习实时更新强分类器,并结合跟踪时建立的遮挡模型,以及行人运动时与上一次目标位置的距离、相似度等影响因子,对粒子权重进行重新构造,实现了复杂变化场景下的行人自适应跟踪。通过对PETS-L2S1公共数据集和自有数据集分别进行实验,可以得到本文提出的方法能有效去除目标遮挡、相似背景以及光线突变的干扰,实现稳定、准确、实时的行人跟踪。      

采用在线多实例学习的超像素跟踪

采用矩形框表示目标会引入背景干扰,导致跟踪性能下降,故利用多实例学习的特点对背景干扰建模,提出了一种采用在线多实例学习的超像素跟踪算法。在训练阶段,以超像素作为实例,根据位置将这些超像素分为具有明确标签的多个实例包,进而将跟踪转换为多实例学习问题。然后,在所提算法中实现了在线多实例学习,通过求实例包的似然函数最大化,从弱分类器池中选择K个最优的弱分类器组合为强分类器,在下一帧的检测阶段,利用学习的强分类器生成目标置信图。最后,采用粒子滤波方法从置信图中估计目标状态,在2.6 GHz主频的笔记本电脑上,所提算法的跟踪速率可达15 frame/s。在多个视频序列上的对比实验表明,该算法对复杂背景、目标高速运动、遮挡等具有更好的鲁棒性和精度,且跟踪精度和成功率的典型值分别达到了91%和90%,比原始超像素跟踪算法分别高出了21%和26%。     

使用自适应背景约束改进的颜色属性跟踪算法

颜色属性跟踪算法使用的核脊回归分类器对于背景信息的利用过少,导致算法在目标快速运动、局部遮挡和背景相似物干扰等情形下容易发生漂移。针对此问题,首先,通过计算响应矩阵峰值旁瓣比确定干扰峰所在位置;然后,在核脊回归分类器上引入对应的背景约束项来加强分类器对背景信息的利用;最后,使用构建尺度空间滤波器的方法实现对多尺度变化的支持。在Visual Tracker Benchmark数据集上的对比实验结果表明,该方法在不过多损失算法速度的前提下,能够有较高的跟踪精度。     

基于LGJMS-GMPHDF的多机动目标联合检测、跟踪与分类算法

线性高斯跳变马尔可夫系统模型下的高斯混合概率假设密度滤波器(LGJMS-GMPHDF)为杂波背景下多机动目标跟踪提供了一种有效方法。该文将类别辅助信息引入LGJMS-GMPHDF,提出了一种密集杂波背景下多机动目标联合检测、跟踪与分类算法。该算法在LGJMS-GMPHDF中用属性向量扩展单目标状态向量,用位置和属性的组合测量似然函数代替单目标位置及杂波位置测量似然函数,提高了不同类目标与杂波测量间的鉴别能力,进而改善了目标数目及状态的估计精度;在更新目标状态的同时,对目标属性信息进行更新。该算法实现了时变数目的目标状态和类别估计。杂波背景下交叉和临近并行机动目标的跟踪实验验证了该文算法的联合检测、跟踪与分类性能。     

基于Bayesian-Fisher 混合模型的强跟踪当前统计模型

针对当前统计模型(CS)不能自适应调节机动参数,导致对弱机动以及强机动目标跟踪性能下降的问题,提出了一种基于Bayesian-Fisher 混合模型的新方法。首先,通过引入Bayesian-Fisher 混合模型,将机动加速度均值作为未知的确定性输入增广到状态变量中,实现了对加速度均值的在线自适应估计;其次,根据强跟踪滤波器(STF)的思想,引入时变渐消因子,增强算法对突变状态的适应能力。仿真结果表明,该算法不仅提高了对弱机动和强机动目标的跟踪精度,也削弱了对初始机动参数的依赖。     

非线性滤波在光电跟踪中的应用及仿真研究

针对光电跟踪机动目标精度较差的问题,设计了光电跟踪目标的强跟踪滤波算法.该算法通过引入强跟踪滤波器的渐消因子,实时调节滤波器增益,增强了系统对突发机动目标的跟踪能力,仿真结果表明,该算法对机动目标具有较好的跟踪精度和适中的计算复杂度,是一种较好的光电跟踪算法.     

多光电跟踪设备异步序贯分布式目标跟踪算法

针对多光电跟踪设备组网后出现的异步测量问题，提出了一种异步分布式序贯目标跟踪算法。该算法由局部滤波器和融合滤波器构成，先利用状态转换方法，将多光电跟踪设备节点及其邻节点的异步测量对齐到融合时刻，得到拟测量方程。随后，利用射影原理对拟测量方程和目标运动状态方程构成的目标跟踪系统，提出异步序贯局部滤波器来计算较为精确的局部滤波值。再以协方差交叉算法为基础，提出基于扩散策略的融合滤波器，对局部估计值进行融合计算，来提高目标跟踪精度，并降低组网后各光电跟踪设备节点融合估计值的差异程度。最后对所提出的算法进行了仿真实验，以验证其有效性。     

基于统计分类的多行人跟踪算法

为了使视频监控系统具备多行人自动跟踪能力,提出了一种基于统计分类的多行人跟踪算法。首先采用了背景差和Canny算子准确提取出运动区域,然后利用特征匹配实现帧间目标的对应,最后提出一种利用人体表面颜色空间分布信息的统计分类方法,完成合并或遮挡时多个行人的分离和单独跟踪。实验表明,在相互遮挡时,该算法也能有效地分割和跟踪多个行人,适于智能视觉监控应用。     

改进的当前统计模型及自适应跟踪算法

对于机动目标跟踪问题,在当前统计（CS）模型的基础上,提出了一种新的机动目标自适应跟踪算法。通过引入强跟踪滤波器（STF）的渐消因子,增强了模型对目标突发机动的自适应跟踪能力,同时针对模型对目标加速度极限值的依赖性这一缺点,引入一种利用位置估计值与加速度的函数关系自适应调整加速度方差的方法,提高了对弱机动和非机动目标的跟踪能力。仿真结果表明,该算法与标准的当前统计模型滤波算法相比具有较高的跟踪精度。     

基于IMMCKF的机动目标跟踪算法

针对非线性机动目标跟踪中滤波器易发散、跟踪精度低等问题,将容积卡尔曼滤波器(CKF)引入到交互式多模型算法(IMM)中,设计了交互式多模型容积卡尔曼滤波算法(IMMCKF)。该算法采用Markov过程描述多个目标模型间的切换,利用CKF滤波器对每个模型进行滤波,将各滤波器状态输出的概率加权融合作为IMMCKF的输出。仿真结果表明,与IMMUKF算法相比,IMMCKF算法跟踪精度更高,模型切换速度更快,计算量更小,该算法具有重要的工程应用价值。     

Object tracking using discriminative sparse appearance model

Object tracking based on sparse representation formulates tracking as searching the candidate with minimal reconstruction error in target template subspace. The key problem lies in modeling the target robustly to vary appearances. The appearance model in most sparsity-based trackers has two main problems. The first is that global structural information and local features are insufficiently combined because the appearance is modeled separately by holistic and local sparse representations. The second problem is that the discriminative information between the target and the background is not fully utilized because the background is rarely considered in modeling. In this study, we develop a robust visual tracking algorithm by modeling the target as a model for discriminative sparse appearance. A discriminative dictionary is trained from the local target patches and the background. The patches display the local features while their position distribution implies the global structure of the target. Thus, the learned dictionary can fully represent the target. The incorporation of the background into dictionary learning also enhances its discriminative capability. Upon modeling the target as a sparse coding histogram based on this learned dictionary, our tracker is embedded into a Bayesian state inference framework to locate a target. We also present a model update scheme in which the update rate is adjusted automatically. In conjunction with the update strategy, the proposed tracker can handle occlusion and alleviate drifting. Comparative results on challenging benchmark image sequences show that the tracking method performs favorably against several state-of-the-art algorithms.     

上下文感知相关滤波的红外目标跟踪改进算法

针对在目标跟踪过程中由于红外目标遮挡、快速运动而导致的跟踪失败问题,提出了一种基于上下文感知的相关滤波跟踪算法,在引入目标背景信息的同时改进其算法的更新策略。在训练阶段引入上下文信息,使得相关滤波器具有更好的鉴别性,以应对跟踪过程中出现的快速运动、运动模糊以及遮挡等情况。在模型更新阶段引入一种高置信度模型更新策略,解决了在模型更新过程中由于目标严重遮挡造成的目标丢失或模型污染问题,提升了算法的性能。实验结果表明,与其他相关滤波类算法相比,所提出的算法在精确度和成功率方面分别提升了6.4 %和5.1 %,同时能以较快的速度运行,满足实时性的要求。     

非线性系统的异步多速率数据 融合估计算法研究

 研究了一类非线性时变动态系统的状态估计问题,在不同传感器以不同采样率异步对同一目标进行观测时,提出了一种有效的数据融合估计算法.通过建立多尺度模型,将异步多速率系统形式转化为同步多速率系统;在每一步分别进行状态的预测和更新.在状态和观测预测时,采用强跟踪滤波(STF)算法;在状态更新时,采用有反馈分布式结构,顺序的利用每一个传感器的观测信息去更新状态的估计;从而基于给定的非线性系统模型,得到融合所有异步、多速率传感器观测信息的状态估计结果.该方法不需要对状态或观测进行扩维,计算量适当,从而保证了算法的实时性.仿真结果验证了算法的有效性.     

Learning discriminative update adaptive spatial-temporal regularized correlation filter for RGB-T tracking

The RGB-T trackers based on correlation filter framework have been extensively investigated for that they can track targets more accurately in most complex scenes. However, the performance of these trackers is limited when facing some specific challenging scenarios, such as occlusion and background clutter. For different tracking targets, most of these trackers utilize fixed regularization constraint to build the filter model, which is obviously unreasonable to effectively present the appearance changes and characteristics of a specific target. In addition, they adopt a simple model update mechanism based on linear interpolation, which can easily lead to model degradation in challenging scenarios, resulting in tracker drift. To solve the above problems, we propose a novel adaptive spatial-temporal regularized correlation filter model to learn an appropriate regularization for achieving robust tracking and a relative peak discriminative method for model updating to avoid the model degradation. Besides, to make better integrate the unique advantages of the two modes and adapt the changing appearance of the target, an adaptive weighting ensemble scheme and a multi-scale search mechanism are adopted, respectively. To optimize the proposed model, we designed an efficient ADMM algorithm, which greatly improved the efficiency. Extensive experiments have been carried out on two available datasets, RGBT234 and RGBT210, and the experimental results indicate that the tracker proposed by us performs favorably in both accuracy and robustness against the state-of-the-art RGB-T trackers.     

采用时空上下文的抗遮挡实时目标跟踪

针对目标跟踪算法在光照变化、背景干扰、目标形变及遮挡时出现的跟踪稳定性下降甚至失败的问题，提出了一种采用时空上下文的抗遮挡实时目标跟踪算法。首先，在时空上下文模型框架下采用自适应降维的颜色特征构建目标外观模型，提高算法在复杂场景中对目标的辨别能力；然后，联合置信图响应的峰值和峰值旁瓣比对目标跟踪的状态进行评估；接着，利用目标模板之间相关系数的变化进一步判断目标是否被严重遮挡；最后，当目标跟踪出现波动时，降低目标模型更新速度，并通过Kalman滤波修正目标位置，当目标被严重遮挡时，则根据Kalman滤波预测目标位置，同时停止更新目标模型，在脱离遮挡后重新捕获目标并进行跟踪。选取了36组具有多种挑战因素的彩色视频序列测试算法的跟踪性能，并与其他表现优异的目标跟踪算法进行了对比分析。实验结果表明，所提算法具有较强的抗遮挡能力，并且在光照变化、背景干扰和目标形变等不利因素影响下仍具有较好的跟踪鲁棒性，同时能够满足目标跟踪的实时性要求。     

一种水下被动目标纯方位跟踪方法

针对水下被动目标跟踪的非高斯噪声环境和弱可观性的特点,提出了将粒子滤波算法应用于水下被动目标跟踪的思路.该算法直接利用传感器获得的含有噪声的角度数据,通过改进极坐标系下的系统方程得到目标状态的后验概率分布,来估计目标的运动状态.仿真结果表明该算法提高了滤波的稳定性,跟踪精度优于扩展卡尔曼滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法.     

颜色不变量空间下的行人跟踪算法研究

为了有效的克服遮挡问题准确跟踪行人,本文提出了一种通过不断学习新的外观模型来自适应跟踪行人的跟踪算法。该算法首先将颜色不变量特征平面作为根特征来表示初始特征空间;然后将跟踪问题转化为0或1的二进制问题,通过局部最小二乘法（PLS）来对目标外观特征和对应的类型标签进行建模得到前景和背景的模板。随着目标外观的变化,本文利用局部最小二乘法（PLS）在颜色不变量平面上分析多个外观特征的样本信息,不断的更新模板,从而达到对遮挡具有很好鲁棒性的行人跟踪效果。通过对通用数据集进行试验表明:该算法在颜色暗淡和颜色鲜明的视频图片中都能达到很好的跟踪效果。      

基于kalman预测和自适应模板的目标相关跟踪研究

文中提出了一种基于kalman预测和自适应模板的目标相关跟踪算法。通过kalman预测下一帧图像中目标的状态,缩小整个图像上目标检测的搜索范围,满足目标跟踪的实时性。采取自适应模板更新策略．根据目标的变化情况自动调节参考模板,提高目标跟踪的稳定性。仿真实验结果表明,算法能够随着目标的形状、大小、位置的变化快速调整参考模板,进行稳定和实时的跟踪,当目标被物体遮挡时仍能有效地跟踪目标。     

基于核密度多伯努利视频多目标跟踪算法

针对复杂环境下数目变化、目标紧邻及尺寸变化的 视频多目标跟踪问题,在多伯努利滤波框架 下,提出一种自适应的变数目视频多目标跟踪算法。算法通过引入核密度背景减除技术,可 以有效抑制 背景干扰;然后融入连续自适应均值漂移(CAMShift)技术,并提出目标紧邻和尺寸变化处理 机制,可 以有效提高算法的自适应性;最后引入粒子标记技术,可以有效实现对视频多目标的轨迹跟 踪。对彩色视频和红外视频序列图像的测试结果表明,本文提出算法可以有效实现对复杂环 境下数目变化的视频多目标自适应跟踪,且具有较好的鲁棒性。