基于多模型融合和重新检测的高精度鲁棒目标跟踪

针对目标跟踪在遮挡和光照变化等复杂场景下容易跟踪失败的问题,提出一种高精度鲁棒的目标跟踪算法。首先,将基于边缘信息的目标模型、基于梯度直方图(HOG)特征的滤波器模型和基于颜色直方图的颜色模型融合为更准确和鲁棒性更强的跟踪模型;然后,提出基于特征分数的双重跟踪可靠性判断依据,检测跟踪结果的可靠性;最后,在跟踪结果可靠性较低时,采用粒子滤波、稀疏表示以及距离约束定位进行重新检测,以实现持续稳定的跟踪。算法在OTB-2015数据集上的平均重叠精度为78. 2%,平均中心位置误差为23. 1 pixel,平均跟踪速率为30. 8 f/s,准确度和鲁棒性优于其他算法。在移动机器人和车辆跟踪平台上进行算法验证,平均重叠精度分别为97. 5%和97. 2%,平均中心位置误差分别为6. 8和12. 6 pixel,平均跟踪速率分别为29. 1和28. 4 f/s,能有效跟踪上述复杂场景的目标,且满足实时要求。     

基于场景辅助特征的T-S目标跟踪

针对遮挡同时目标附近出现相似目标干扰所导致的错跟问题,本文提出利用场景中辅助特征提升目标跟踪抗遮挡以及抗相似目标干扰性能。首先检测场景强特征及目标附近相似干扰,定义二者为场景辅助特征;其次,建立能够较好描述场景强特征及目标运动规律的动态模型以及相似干扰约束;最后,将场景辅助特征及目标的动态模型以粒子滤波的形式表达,提出T-S跟踪算法。采用SPEVI及OTB100数据库中若干典型测试视频,与近年来6种先进跟踪算法进行对比实验,并采用两种评价体系考量。实验结果表明,本文T-S算法对SPEVI多人脸、红外车辆的跟踪误差分别为24 pixel和8 pixel;对OTB100数据库中8种视频跟踪测试时,在重叠率阈值为0.5时的跟踪成功率为0.51,优于其它对比算法。本文T-S跟踪算法能够较好应对遮挡及相似目标干扰。     

特征点辅助的时空上下文目标跟踪与定位

针对动态目标跟踪中快速运动和目标遮挡而跟踪失败问题,提出了一种特征点辅助的时空上下文跟踪算法。首先提取目标特征点,通过特征点匹配和光流跟踪方法进行目标追踪,获得目标预估位置;其次,建立特征点变化率和时空上下文模型更新率关系模型,实时调控更新率,防止引入错误信息;最后,在预估位置区域内,构建局部上下文外观模型,计算与时空上下文模型的相关性获取置信图,进一步精确定位目标。算法在一组测试视频集中进行验证,相比目前4种主流算法(平均跟踪成功率最高为60%,平均跟踪误差最小为26.14 pixel),本算法综合性能达到最优,平均跟踪成功率为90%,平均跟踪误差为7.47 pixel,平均跟踪速率25.31 f/s。在双目视觉移动机器人平台上对随机运动目标进行跟踪实验,在背景干扰、遮挡、目标旋转和快速运动等组合情况下,跟踪成功率97.4%,跟踪距离平均相对误差为4.05%。     

基于粒子滤波的彩色图像跟踪

视频跟踪中的目标检测和目标跟踪通常不能通过一个算法同时完成,而是需要两个计算法则,过程复杂,耗时较多.为了实现序列彩色图像的实时检测与跟踪,本文提出了一种基于粒子滤波的实时目标跟踪算法.以目标有无信息和目标位置信息为变量建立了联合状态向量,利用粒子滤波方法实现目标检测及跟踪.为了减少计算量,在充分考虑跟踪区域各像素权重的条件下,建立基于颜色信息的特征直方图作为观测向量,并用于后验估计.实验表明,本文提出的方法在选择150个粒子的情况下,对于768 pixel×576 pixel大小的彩色图像,能够在14.37 ms内检测并跟踪目标,而且能在目标发生旋转变化和尺度变化时,保持稳定跟踪,证明了该方法具有一定的鲁棒性.     

应用自适应多测量融合粒子滤波的视场跟踪

针对矿井跟踪视场中由于单一线索对目标特征描述缺乏可分性以及多线索融合策略对场景变化缺乏自适应性导致人员跟踪失效的问题,提出了基于自适应多测量融合粒子滤波的矿井人员跟踪算法。将粒子邻域光流统计信息表征的运动性作为线索建立运动光流直方图模型,并与颜色相融合建立多观测模型。将单观测估计状态粒子区域与融合估计粒子区域的质心距离作为单观测模型贡献率度量因子,定义了观测权值自适应策略,实现了粒子观测模型与跟踪目标状态特征的同步变化;通过建议重采样函数对粒子落入低观测似然时进行有效的采样补偿,增强了跟踪的鲁棒性。实验结果表明,本算法能够有效地解决矿井跟踪视场下(背景复杂)由于场景变换而导致跟踪目标丢失的问题;将本文算法与基于颜色和基于颜色与帧差分融合的粒子滤波算法做状态估计均方误差比较,结果表明,状态估计准确率提高了1.57倍。     

基于多特征融合的运动目标跟踪方法

采用单一特征描述目标和传统模型更新方法对目标进行跟踪难以适应目标的遮挡、形变以及复杂场景变化等问题。针对此问题,提出一种多特征融合和选择性更新模型的相关滤波器跟踪算法。分别利用方向梯度直方图和颜色特征训练滤波器模型,在检测阶段根据不同特征响应图的峰值旁瓣比和加权融合两种特征;根据每帧最终目标位置响应图的峰值旁瓣比,判断目标是否发生遮挡,发生遮挡时则不更新模型,下一帧中继续使用当前模型进行跟踪。选取公开测试视频集中12段视频序列与多个前沿运动目标跟踪算法进行对比实验,结果显示,相对于次优的基于颜色特征(color names,CN)的算法,平均中心位置误差减少了25.12像素,平均跟踪精度提高了29.31%。实验结果表明,在目标发生尺度变化、遮挡和光照变化等情况下,该算法可以稳定、准确跟踪运动目标。     

采用响应图置信区域自适应特征融合的相关滤波跟踪

针对固定特征融合权重的相关滤波跟踪算法在光照变化、目标形变下跟踪失败的问题,提出了采用响应图置信区域自适应特征融合的相关滤波跟踪算法以提高算法鲁棒性。首先,将响应图中高于响应图期望值的区域作为响应图置信区域,然后,根据HOG特征响应图置信区域计算出HOG特征响应图和颜色直方图特征响应图的融合权重,实现HOG和颜色直方图特征的自适应融合。仿真实验采用跟踪基准数据库(OTB-2015)中的100组视频序列进行实验,对比了5种流行的相关滤波跟踪算法。实验结果表明,本文算法的综合AUC和精度分别为0.609和0.814,尤其在光照环境下AUC和精度分别为0.655和0.847,相比Staple分别提升5.7%和5.6%。本文算法在光照和形变交叉环境下AUC达到0.681。在光照变化、目标形变、背景混乱、尺度变化等场景下,本文算法具备更优的跟踪性能。     

基于色度饱和度-角度梯度直方图特征的尺度自适应核相关滤波跟踪

针对核相关跟踪算法(KCF)对特征敏感及无法跟踪尺度的问题,本文从特征提取和尺度自适应两个方面对核相关滤波跟踪算法进行了研究。提出了一种基于色度饱和度-角度梯度直方图特征的自适应核相关跟踪算法来改善KCF算法的跟踪性能。首先,研究了HSI颜色空间的特点,基于颜色和梯度是互补的图像特征,提出了一种融合了梯度和颜色的HHS-OG特征来有效提高原始KCF算法对目标和背景的判别力。其次,针对KCF无法处理目标尺度变化的问题,在跟踪的检测阶段采用一组固定的尺度因子进行图像块采样,根据得到的滤波响应图估计目标的最优位置和尺度。将所提算法在大量视频序列上进行了跟踪实验,结果显示其平均跟踪速度为37.5frame/s,跟踪精度和成功率分别提升了5.4%和10.1%。实验表明HHS-OG特征具有良好的目标-背景判别能力,能够实现鲁棒跟踪,而尺度自适应策略能较大程度地提高跟踪精度。     

基于自适应标签和稀疏学习相关滤波的红外目标跟踪算法研究

针对背景杂乱、遮挡、热交叉以及目标形变等复杂跟踪场景下目标跟踪算法出现性能严重退化问题,提出一种基于自适 应标签和稀疏学习相关滤波的实时红外单目标跟踪算法。 首先,根据目标响应情况自适应地构造样本标签,通过自适应标签训 练提升相关滤波器的分类能力,抑制干扰区域对跟踪模型的污染。 其次,加入稀疏学习策略,通过目标响应 L1 范数抑制复杂跟 踪场景下目标响应多峰分布,提高跟踪算法的鲁棒性;与基线算法相比,该算法精度和 AUC 分别提升了 19. 3% 和 39. 8% 。 在数 据集 GTOT、RGBT234 和 VOT-2016TIR 上的实验结果表明,该算法对上述复杂跟踪场景具有良好的应对能力,运行速度超过 35 fps,综合性能优于对比跟踪算法。     

融入运动信息和模型自适应的相关滤波跟踪

为解决余弦窗的影响和复杂场景中的目标遮挡问题,提出了一种融入运动信息和模型自适应的相关滤波跟踪算法。采用HOG特征和颜色直方图特征互补结合的框架,引入卡尔曼滤波和上下文感知滤波器,可以解决余弦窗的影响;引入一种高置信度检测方法和一种新的模型自适应更新方法,可以解决目标遮挡的问题。将提出的算法在OTB-2015测试集与其他6种相关滤波类算法进行比较,实验结果表明,该算法精确度和成功率分别为0.821和0.615。相对于Staple-CA算法,精确度提升了1.3%,成功率提升了2.8%,同时,算法速度为54.34 帧/s,满足实际工程实时性要求。     

基于柴油机瞬时转速的时频域滤波的研究

在柴油机故障诊断的研究中,对采集到的瞬时转速信号进行滤波处理是必须的。文章首先对信号进行了预处理,去掉发生错误的数据,然后对瞬时转速信号分别进行了时域滤波和频域滤波。时域中采用FIR滤波器进行滤波,对不同截止频率的滤波效果进行了比较分析并确定最优;频域滤波中引入全相位滤波思想,在频域内使用频率向量改变瞬时转速信号的频率特性,并在时域内观察滤波效果并进行了分析。时域滤波能达到比较好的滤波效果,但同时也产生了相移;频域滤波效果较时域滤波来说更为平滑、真实,没有相移。     

基于小波变换和自适应中值滤波的图像去噪

小波图像去噪已经成为目前图像去噪的主要方法之一。该文尝试把小波变换与自适应中值滤波这两种去噪方法相结合,对同时含有高斯噪声和椒盐噪声的图像进行了去噪研究。实验结果表明,此方法在去除噪声的同时也较好地保留了原始图像的边缘信息,效果不仅优于单一的小波变换或普通中值滤波的方法,更优于将小波变换与普通中值滤波相结合的方法。     

低信噪比情况下小目标检测技术

讨论了数字图像处理中跟踪移动目标的相关算法，提出了低信噪比情况下小目标检测的解决方案，提出了目标跟踪稳定性和准确性。     

表面粗糙度的稳健提取方法研究

在讨论现有表面粗糙度高斯滤波方法的优缺点的基础上，推导了高斯回归滤波及高斯稳健滤波的卷积算法和快速傅里叶算法过程，编写了算法的C语言代码。对实测数据进行处理的结果表明，稳健滤波能很好地克服边界效应并抑制表面上深谷对滤波结果的影响。     

基于协同小波分析的声纳图像去噪研究

将基于协同小波去噪的方式运用于水下声纳图像的去噪处理中,并将去噪效果与几种传统的图像去噪算法进行了效果比较。实验结果证明,该算法在很好地去除声纳图像中的高斯白噪声、提高信噪比的同时,在图像的边缘特性及轮廓保留上也具有较大的优势。     

New Interference Estimation for Power Control in Wireless Networks

This paper proposes new interference estimation for power control in broadband wireless data networks.The proposed approach gives the filtered interference power in real-time removing undesired effects such as the fluctuation of interference power and the measurement noise due to receiver noise.The weli-known Finite Impulse Response (FIR) structrure filter is adopted for both the interference and the noise covariance estimation.The proposed mechanism provides both the filtered interference power and the filtered number of active co-channel interferers,which shows good inherent properties.And the filtered interference power is not affected by the constant number of active co-channel interferes.It is also shown that the filtered number of active co-channel interference is separated from the filtered interference power.From discussions about the choice of design parameters stch as window length and covariance ratio,they can make the estimation performance of the proposed FIR filtering based mechanism as good as possible.Via extensive computer simulations,the performance of of the proposed mechanism is shown to be superior to the existing Kalman filtering based mechanism.     

结合最小滤波和引导滤波的暗原色去雾

用基于暗原色信息的去雾方法处理雾化图像时,需要考虑消除景深边缘处的白色晕块并降低修复透射率过程所耗费的时间。为了既能够有效地去除白色晕块又能够降低修复透射率的处理时间,本文分析了最小滤波和引导滤波分别用于修复透射率的优缺点,提出了采用最小滤波和引导滤波相结合的方法来修复透射率。该方法综合了两者的优点,同时又弥补了各自的不足。较之于软抠图法,不仅有效消除了白色晕块,并且大大地降低了透射率处理时间,提高了处理效率。另外,针对传统暗原色去雾方法的缺点进行了改进。根据天空区域像素亮白的特性,将颜色和大气光相近的像素视为天空区域像素,然后对其进行颜色原值保留处理,从而有效地消除天空区域颜色的失真和跳变,从整体上改善了去雾复原图像的视觉效果。     

无转速计旋转机械升降速振动信号零相位阶比跟踪滤波

提出了一种用零相位滤波法和瞬时频率估计技术实现旋转机械升降速过程振动信号的阶比跟踪滤波的方法,和传统的以硬件实现的阶比跟踪滤波方法相比,该方法具有无需转速计和跟踪滤波器等硬件、用纯软件的方法实现和对原始采样信号不产生相位移动等优点。讨论了该方法的基本原理和算法,并在算法实现上提出了数据分段重叠滤波技术,可有效抑制一般分段数字滤波会产生的边缘效应。测试试验验证了该方法的正确性和有效性。     

医学CT反求设备影像断层测量数据滤波方法综述

医学CT设备目前已被广泛用于医疗卫生领域。这里从CT设备断层医学测量数据着手。结合试验的结果重点介绍了适用于断层医学测量图像的若干滤波方法,包括频域滤波法、空域滤法及自适应滤波法。