高空远距离多目标视觉跟踪模型优化仿真

在智能跟踪建模优化问题的研究中,高空远距离的视觉目标跟踪一直是智能跟踪领域的难点.因为跟踪目标的距离较远,可追踪特征在色彩、像素灰度等方面会发生较大幅度的衰退和丢失.传统的目标视觉跟踪方法在上述情况下,会迅速丧失跟踪能力,造成目标跟踪丢失.主要因为传统算法在视频目标跟踪算法中未考虑到特征丢失带来的先验的目标信息的问题.提出一种新的目标跟踪模型.模型在跟踪过程中,像素分布的产生直接采用先验概率.引入改进的灰预测GM1模型,通过灰预测改进的GM1的预测值来产生新的建议分布,使得后验概率分布更加逼近真实目标的后验概率密度,保证弱化跟踪的强关联性.实验结果表明,与标准的粒子滤波算法进行对比试验,所提出的算法在远程高空视觉目标跟踪中具有更好的性能.     

一种基于目标先验信息的视觉跟踪算法

针对运动目标跟踪过程中出现的遮挡问题,提出了基于目标先验信息的视觉显著性遮挡目标跟踪算法。在粒子滤波框架下,利用目标先验信息生成视觉显著图,并根据粒子区域颜色特征与目标颜色特征模板之间的相似度来判断遮挡情况。当遮挡发生时,提高特征融合公式中显著性特征的融合权重,从而充分利用目标未被遮挡部分信息来完成跟踪。实验结果表明,利用目标先验信息的目标跟踪算法能显著提升跟踪遮挡目标的鲁棒性。     

利用视觉显著性和粒子滤波的运动目标跟踪

针对运动目标跟踪问题,提出一种利用视觉显著性和粒子滤波的目标跟踪算法.借鉴人类视觉注意机制的研究成果,根据目标的颜色、亮度和运动等特征形成目标的视觉显著性特征,与目标的颜色分布模型一起作为目标的特征表示模型,利用粒子滤波进行目标跟踪.该算法能够克服利用单一颜色特征所带来的跟踪不稳定问题,并能有效解决由于目标形变、光照变化以及目标和背景颜色分布相似而产生的跟踪困难问题,具有较强的鲁棒性.在多个视频序列中进行实验,并给出相应的实验结果和分析.实验结果表明,该算法用于实现运动目标跟踪是正确有效的.     

基于B样条曲线的GHPF轮廓跟踪算法

针对视觉跟踪中粒子滤波算法的建议性分布函数选择问题,提出一种目标轮廓跟踪的高斯厄米特粒子滤波算法(GHPF).该算法采用B样条曲线描述目标轮廓,建立目标运动模型.利用高斯厄米特滤波器产生建议性分布函数,通过实时融入最新的观测数据来逼近系统状态的后验概率,提高了滤波估计的精度.实验仿真结果验证了所提算法的有效性.     

空间信息码本和粒子滤波相结合目标跟踪算法

针对粒子滤波跟踪过程中容易积累误差引起跟踪失败的问题,提出一种基于空间信息码本背景建模的粒子滤波跟踪算法。首先,在码本背景建模过程中将目标像素码本和周围8邻域像素码本进行融合,克服背景噪声干扰得到精确的前景目标;然后提取前景区域的核函数加权颜色特征作为粒子滤波初始状态先验分布。同时在重采样过程中引入位置信息加权改进。实验结果表明,该算法减少了粒子发散引起的采样误差,且能够在复杂背景下对目标进行有效跟踪,在实时性和准确性上优于标准粒子滤波算法。     

基于特征融合的粒子滤波在红外小目标跟踪中的应用

针对红外图像序列中的小目标跟踪问题,在分析红外小目标特点的基础上,提出了一种基于特征融合的粒子滤波目标跟踪算法。该方法利用粒子滤波支持目标特征融合的优点,提出将灰度特征和分形特征相融合,并将融合后的信息用于粒子权值的计算,从而大大提高了跟踪算法的稳健性。实验结果表明,和传统的粒子滤波算法相比,该算法能够更加准确、有效地跟踪红外序列中的小目标。     

基于时间序列模型的粒子滤波行人跟踪算法研究

针对行人运动的随机性导致运动状态模型适应性差和人在行走过程中可能发生短时全部或局部遮挡导致行人跟踪算法精度较低的问题,提出基于时间序列模型的粒子滤波行人跟踪算法;建立了行人运动时间序列模型;给出了基于对视频序列初始帧的检测,确定行人的位置、宽高等作为跟踪先验信息的方法;由先验信息计算加权颜色直方图构建初始粒子群分布,并利用时间序列运动模型预测粒子在下一时刻的状态分布,并更新粒子权值;根据有效粒子的个数判断是否进行重采样;最后由所有粒子的加权和估计行人的运动状态;仿真实验表明:文中提出根据行人的运动轨迹时间序列运动模型可使行人的状态估计更准确,预测误差进一步减小,预测精度得到了提高.     

基于灰色系统理论和粒子滤波器的目标跟踪算法

提出一种基于灰色系统理论和粒子滤波的目标跟踪算法,自适应调整搜索范围,并采用交叉熵理论来度量目标模型与粒子确定区域特征模型之间的相似度。先用粒子滤波算法对运动目标状态进行估计,确定目标中心位置,利用历史目标位置状态序列,通过灰色系统理论对下一帧目标状态进行预测;然后对重采样后的粒子的位置和粒子的搜索范围进行修正,采用交叉熵理论来衡量目标与粒子确定区域的特征模型之间的相似度。仿真结果表明,相比传统的粒子滤波算法,新算法具有更好的鲁棒性和跟踪精度。     

基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法

针对传统行人跟踪算法得到运动轨迹与真实轨迹差异巨大的问题,提出一种基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法.该方法利用摄像机标定信息和图像帧信息建立行人的三维模型,解决图像中目标尺度的变化问题,并得到目标的真实运动轨迹.同时该方法利用双指数预测模型对粒子滤波算法进行优化,以解决短时遮挡问题,同时降低运算复杂度.实验表明,基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法能够较准确地建立行人三维模型,对比标准粒子滤波和KPF算法,能够对行人进行有效跟踪,对短时遮挡和尺度变化有较强的鲁棒性.     

基于信息分享机制的粒子滤波算法及其在视觉跟踪中的应用

针对基本粒子滤波方法存在的权值退化和计算效率低问题,提出了一种基于信息分享机制的粒子滤波算法.该方法将粒子群优化算法和蚁群优化算法的优化思想共同作用到粒子更新中,实现粒子之间信息共享,从而增强粒子的多样性和最优估计能力.同时分析了该算法的收敛性.视觉跟踪实验表明,该算法能用较少的粒子实现单目标和多目标跟踪,综合跟踪性能优于基本粒子滤波和基于粒子群优化的粒子滤波方法,验证了本算法的有效性.     

基于粒子滤波和Galerkin法的改进目标跟踪算法

在粒子滤波框架下,估计的准确性受到建议分布选取的影响很大。传统的粒子滤波通常采用系统转移概率作为建议分布,但传统的建议分布选取方法由于没有考虑新的观测信息,因此不能产生准确的估计值。为此采用一种叫做Galerkin法的数学工具去构造建议分布,依据该方法构造的建议分布相对传统的方法提高了粒子滤波估计的准确性。同时,在新的跟踪算法框架中,将颜色模型和形状模型进行自适应的融合,并提出了一种新的模型更新方法,提高了目标跟踪的稳定性。实验结果证明了该跟踪算法的有效性。     

基于自适应优化混合建议分布的粒子滤波算法

将状态转移先验分布和观测似然分布相结合,提出一种基于自适应退火参数优化混合建议分布的粒子滤波算法。根据当前最新的观测信息,以退火参数因子调控混合建议分布中状态转移先验分布与似然建议分布的混合率。在混合建议分布中结合自适应参数优化机制动态调整退火参数。仿真实验验证了该算法的有效性。     

Robust object tracking under appearance change conditions

We propose a robust visual tracking framework based on particle filter to deal with the object appearance changes due to varying illumination, pose variantions, and occlusions. We mainly improve the observation model and re-sampling process in a particle filter. We use on-line updating appearance model, affine transformation, and M-estimation to construct an adaptive observation model. On-line updating appearance model can adapt to the changes of illumination partially. Affine transformation-based similarity measurement is introduced to tackle pose variantions, and M-estimation is used to handle the occluded object in computing observation likelihood. To take advantage of the most recent observation and produce a suboptimal Gaussian proposal distribution, we incorporate Kalman filter into a particle filter to enhance the performance of the resampling process. To estimate the posterior probability density properly with lower computational complexity, we only employ a single Kalman filter to propagate Gaussian distribution. Experimental results have demonstrated the effectiveness and robustness of the proposed algorithm by tracking visual objects in the recorded video sequences.     

基于改进的核相关滤波器的长期目标跟踪算法

针对核相关滤波器跟踪算法在视觉目标跟踪中因遮挡产生的目标丢失后，无法重新准确地跟踪目标问题，提出一种基于GM(1,1)灰色预测模型和间隔性模板匹配的改进的核相关滤波器跟踪算法。实验结果表明，在复杂环境下，所提出的改进算法与传统的核相关滤波器目标跟踪算法相比，综合性能有很大的提高，与其他跟踪算法相比也有一定的优势。     

一种改进的粒子滤波目标跟踪算法*

传统的Condensation跟踪算法使用状态转移分布作为采样粒子的建议分布函数,没有考虑当前的观测值,大量的粒子运算浪费在了那些具有小似然性的区域。针对该问题,提出一种基于Mean Shift以改进建议分布函数的粒子滤波跟踪方法。实验表明,由于有效地利用了当前观测值,改进的算法具有较强的鲁棒性和实时性。     

基于自适应时空码书的粒子滤波多目标跟踪

提出一种基于自适应时空码书检测模型的粒子滤波多目标跟踪算法。使用时空码书模型进行前景背景分割,检测出前景目标,在该模型上加入目标自适应过程。将自适应时空码书检测的结果作为粒子滤波跟踪算法的初始目标状态,通过关联算法和粒子滤波实现多目标跟踪。自适应时空码书模型能明显降低对前景目标的误检率,抑制噪声干扰。实验结果表明,该算法能够在有干扰的复杂背景下实现对运动多目标的快速捕获,并有效提高跟踪的可靠性和精度。     

基于迭代平方根容积粒子滤波目标跟踪算法

针对粒子滤波目标跟踪算法粒子退化及跟踪精度问题,提出了一种基于马尔可夫链-蒙特卡罗(MCMC,Markov Chain Monte Carlo)的迭代平方根容积粒子滤波(ISRCPF,iterated square root cubature Kalman particle filter)算法(ISRCPF-MCMC).在该滤波算法中,利用容积数值积分原则计算非线性随机函数的均值和方差,通过正交矩阵分解代替矩阵开方,在生成的粒子滤波建议分布中融入当前量测值,提高对系统后验概率的逼近程度.然后在此基础上融合MCMC抽样算法(MH,Metropolis Hasting)对所选建议分布进行优化,增加粒子多样性,以提高跟踪精度.仿真试验结果表明,ISRCPF-MCMC算法的估计误差与其他算法相比降低至0.403％.     

基于Unscented粒子滤波的无序观测下水下无线传感器网络目标被动跟踪

为提高水下无线传感器网络(UWSN)中的目标被动跟踪性能,提出了一种新的无序观测量(OOSM)处理算法.利用节点动态分簇建立分布式跟踪结构,簇头节点收集子节点的观测量形成本地估计.基于这种分布式结构,利用Unscented粒子滤波(UPF)结合新观测量,产生粒子滤波的建议密度分布,处理OOSM问题.详细推导了基于UPF的OOSM处理算法(OOSM-UPF)的具体实现步骤.利用转弯率建立机动目标跟踪模型,构建虚拟三维WSN仿真环境,比较了几种OOSM算法的性能.仿真结果表明,与其它算法相比,分布式OOSM-UPF算法的跟踪性能有了明显的提高.     

多特征融合的退火粒子滤波目标跟踪

针对传统粒子滤波的建议分布没有利用到当前观测信息的缺点,提出了一种基于多特征融合的退火算法来改进建议分布的粒子滤波跟踪方法。该方法解决了高维状态下计算量大和粒子数匮乏问题。采用退火方法在蒙特卡洛重要采样范围内产生更好的建议分布,并用退火似然性抽样来代替简单的先验概率抽样。在似然逼近中,应用颜色和边缘相融合的图像特征属性在不同的退火层加权来产生权重功能函数。用该方法对复杂背景下和存在遮挡情况下的运动目标进行跟踪,结果表明该方法有较高的跟踪精度和较强的稳定性。