尺度估计和多特征融合的目标跟踪算法研究

针对核相关滤波器跟踪算法（Kernel Correlation Filter,KCF）在特征提取单一以及尺度估计不足而导致跟踪效果不佳的问题,本文提出了一种多特征融合的尺度自适应核相关滤波目标跟踪算法。首先,使用帧差法将相邻帧图像对应像素值相减得到差分图像;其次,对差分图像提取方向直方图特征,再与目标的均一局部二值纹理特征和颜色特征进行线性加权融合;最后,引入一种尺度估计策略,将尺度滤波器的估计值与分块算法的估计值融合计算得出目标的尺度和位置。实验数据表明,本方法能有效的改善核相关滤波器的跟踪性能,且与其他主流算法相比,在尺度变换下也有较好的跟踪效果。      

基于分块的多特征融合变尺度目标跟踪算法

为了增强彩色视频中目标外观描述能力和解决跟踪过程中目标尺度变化的问题,提出一种基于分块的多特征融合变尺度目标跟踪算法.设计了一个能处理不同挑战因素下对目标的精确跟踪算法,首先提取HSV分块的颜色直方图特征和PCA-HOG特征并采用多通道线性核函数对两种特征进行融合构建训练样本,然后求解线性岭回归函数获得位置核相关滤波器模型,并以线性核函数来计算候选区域在7个尺度空间上与跟踪目标的响应值,最后利用尺度自适应模板更新模型参数.实验结果表明,提出的算法在彩色视频中不仅能较好地自适应目标尺度的变化,在复杂场景下也具有较强的鲁棒性.     

抗遮挡与尺度自适应的长时间目标跟踪算法

针对核相关滤波(KCF)目标跟踪算法在目标发生尺度变化和受到遮挡时无法保证对目标长时间跟踪的问题,提出了一种尺度自适应抗遮挡的长时间目标跟踪算法.首先,将方向梯度直方图(HOG)特征和颜色(CN)特征进行融合并增加一个尺度滤波器用于估计目标的尺度;然后,引入平均峰值相关能量指标(APCE)进行遮挡判断,采用SVM分类器重新检测目标被遮挡后的位置;最后,根据平均峰值相关能量和位置滤波器最大相关响应值选择模型更新策略.选取OTB100和UAV123两个数据集进行实验,结果表明,改进算法能有效地解决目标尺度变化和遮挡等问题,实现对目标的长时间稳定跟踪.     

多特征融合的尺度自适应KCF人脸跟踪

针对传统核相关滤波(KCF)跟踪算法在人脸跟踪中无法处理尺度变化、严重遮挡等问题,提出一种多特征融合的尺度自适应KCF人脸跟踪算法。该算法先对肤色与HOG特征进行融合来表征人脸,通过多通道相关滤波器定位人脸位置;学习一个一维的尺度滤波器来估计人脸的最优尺度;采用线性插值的方式对滤波器系数和人脸外观模型进行更新。实验结果表明,改进后的算法能明显提高跟踪的性能。通过定量与定性分析该算法对尺度变化、严重遮挡等问题有很好的鲁棒性,跟踪速度在36.7 f/s时达到实时应用的要求,优于近几年一些优秀的跟踪算法。     

Improved Target Tracking Method Based on Fearture Fusion and Automatic Bandwidth Selection Mean Shift Algorithm

传统Mean Shift跟踪算法在目标颜色特征和背景颜色特征相近、尺度变化等情景下效果不理想.提出了一种特征融合且核函数带宽自适应的改进跟踪算法,针对颜色直方图容易受背景区域影响,融合了边缘直方图,并对核函数带宽进行自适应更新.另外,对目标模型的更新进行了相关探索并给出比较结果.结果表明,该算法可以对目标实现更稳定的跟踪,对目标颜色和背景颜色相近、尺度变化等场景具有很好的适应性.     

基于上下文感知和尺度自适应的实时目标跟踪

针对传统核相关滤波视觉目标跟踪算法在快速运动、背景杂波、运动模糊等情况下跟踪精度低且不能处理尺度变化的问题,提出了一种基于上下文感知和尺度自适应的实时目标跟踪算法。该算法在核相关滤波算法框架的基础上,引入了上下文感知和尺度自适应方法,增加了背景信息且能够处理目标的尺度变化。首先,利用融合了fHOG（fusion histogram of oriented gradient）、CN（color names）和灰度的特征对目标区域进行采样,训练一个二维位移滤波器,然后,在目标区域建立尺度金字塔,利用fHOG对目标区域进行多尺度采样,训练一个一维尺度滤波器,最后,在模型更新阶段改进了更新策略。在标准数据集OTB-2015上对100组视频序列进行的试验结果表明,提出的算法比基准算法（kernel correlation filter, KCF）精度提高了13.9%,成功率提高了14.2%,且优于实验中对比的其他跟踪算法。在尺度变化、运动模糊、快速运动等条件下,提出的算法在准确跟踪的同时,能够保持较高的速度。     

一种特征融合的带宽自适应Mean Shift跟踪算法

传统Mean Shift跟踪算法在目标颜色特征和背景颜色特征相近、尺度变化等情景下效果不理想。提出了一种特征融合且核函数带宽自适应的改进跟踪算法,针对颜色直方图容易受背景区域影响,融合了边缘直方图,并对核函数带宽进行自适应更新。另外,对目标模型的更新进行了相关探索并给出比较结果。结果表明,该算法可以对目标实现更稳定的跟踪,对目标颜色和背景颜色相近、尺度变化等场景具有很好的适应性。     

多特征融合和尺度估计的战斗机跟踪算法研究

为提高场景中战斗机在光照变化、尺度变化、遮挡和形变等因素下的跟踪精度,提出一种基于多种特征融合的核相关滤波算法.将颜色特征、纹理特征和卷积特征进行融合,融合后输出的最大响应值即为检测到的战斗机位置;同时,采用尺度滤波器对战斗机进行尺度估计;模板更新时,引入旁瓣比的概念对战斗机遮挡情况进行判断.实验结果表明,算法的准确度...     

基于自适应的核相关滤波的目标跟踪算法

针对核相关滤波器(KCF)跟踪算法在目标发生尺度变化和严重遮挡的情况下跟踪失败的问题,提出了一种基于自适应的核相关滤波的目标跟踪算法。该算法运用了尺度估计策略,使跟踪框自适应,用多项式核函数来减少计算量,采用了FHog目标特征代替原来的Hog特征,获取更多的目标特征信息。实验采用OTB-2013评估基准的50组视频序列进行测试,并与其他31种跟踪算法进行对比,测试所提算法的有效性。实验结果表明:所提算法成功率为0.549,精确度为0.736,排名第一,与KCF算法相比,分别提高了3.8%和1.0%。该算法在目标发生尺度变化、严重遮挡等复杂情况下,均具有较强的稳健性和鲁棒性。     

基于相关滤波的长时目标跟踪算法

针对核相关滤波(KCF)在跟踪中由于目标出视野以及遮挡导致跟踪失败的问题,提出一种基于核相关滤波的长时目标跟踪算法。该算法融合梯度直方图特征和颜色提名特征来增强特征的表达能力;考虑到核相关滤波不能解决尺度变化的问题,通过定义尺度池、采集不同尺度的样本计算响应值,然后利用最大响应值得到最佳位置和尺度。最后,针对在长时间目标跟踪过程中,有时不可避免地会出现跟踪失败的情况,通过训练支持向量机对目标进行重新检测以达到长时跟踪的目的。在OTB数据集上对提出的算法和其他主流算法进行对比,实验结果验证了提出算法的有效性和优越性。     

基于LBP与核相关滤波器的运动目标跟踪算法

针对核相关滤波器在复杂光照条件下出现的跟踪不稳定的现象,提出一种基于LBP(local binary pattern)与核相关滤波器的运动目标跟踪算法。在传统算法上增加LBP处理方法,降低光照对特征提取的影响,进而提高核相关滤波器算法在跟踪过程中对目标信息的采集精准度。实验表明,与经典的核相关滤波器跟踪算法相比,基于LBP与核相关滤波器的运动目标跟踪算法在复杂光照的情况下的跟踪性能有明显提升,能较好应用于实时场景中去,是一种稳定的目标跟踪算法。     

位置-尺度异空间协调的多特征选择相关滤波目标跟踪算法

针对传统相关滤波跟踪算法在目标发生尺度变化和遮挡时容易导致跟踪失败的问题,本文提出位置-尺度异空间协调的多特征选择相关滤波目标跟踪算法。首先,提取目标区域的快速方向梯度直方图特征、颜色空间特征和灰度特征,特征间的不同组合方式构成特征池以加强滤波器的判别性能,将组合得到的特征分别进行相关滤波跟踪;其次,依据每种特征响应的鲁棒性得分,选择分数最高的响应图最大值预测目标位置;然后,转换坐标至对数极坐标中,使用相位相关滤波器进行目标尺度估计;最后,设计一种高置信度模型策略更新模板。在标准数据集TB-50和OTB-2015上的实验结果表明,本文提出的算法在目标发生尺度变化、遮挡、旋转、出视野和背景杂乱等情况下,仍具有较好的跟踪有效性。      

多特征融合与尺度估计相结合的目标跟踪算法

针对传统目标跟踪算法判别力及稳健性不足的问题,本文在对跟踪输出响应图可信度进行充分研究的基础上,结合目标尺度估计方法,提出多特征融合和自适应尺度估计相结合的目标跟踪算法。该方法通过计算不同特征模型下的输出响应图可信度,实现对两种互补的特征进行自适应加权融合,有效地提升了表观模型的鉴别力及泛化性能。尺度估计模块通过构建多分辨率特征金字塔、训练尺度滤波器及尺度特征降维,避免了在尺度空间内的穷举式搜索。实验表明文中算法有效地提升了跟踪过程中的准确率和成功率,能够适应遮挡、形变等复杂场景下的目标跟踪,并且具有非常高的效率。     

一种多特征融合的目标跟踪算法

针对目标发生形变、遮挡以及尺度变化导致跟踪失败的情况,本文提出了一种改进的多特征融合的目标跟踪算法。首先,通过计算方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gridients,HOG)和颜色命名(Color Names,CN)特征响应相邻两帧峰值旁瓣比(Peak-to-Sidelobe Ratio,PSR)的差值得到这两种特征的融合权重,用得到的权重对HOG和CN特征响应进行自适应融合,将第一次融合后的响应与颜色直方图特征获得的响应以固定权重进行二次融合,并根据融合结果确定目标中心位置。其次,结合最终目标响应值的PSR与其均值的差值变化,对位置相关滤波器和尺度相关滤波器的学习速率进行动态调整。最后,在OTB50标准数据集上进行实验验证,并和其他跟踪算法进行对比。实验结果表明:本文算法在多项性能指标上均优于其他算法,其中精度为81.9%,成功率为61.1%,能有效适应形变、遮挡以及尺度变化场景下的目标跟踪。     

融合HOG类特征的尺度自适应压缩跟踪算法

针对压缩跟踪算法中存在的特征单一、对光照变化敏感、不能适应目标尺度变化的问题,提出了一种融合HOG类特征的尺度自适应压缩跟踪算法。该算法在Haar-like特征基础上采用固定比值方式融合了HOG类特征,降低了算法对光照的敏感度,HOG类特征仍采用积分图算法进行加速计算。另外,在尺度估计方面,采用相关滤波尺度估计方法,找到使尺度滤波器响应最大的尺度作为新的目标尺度,及时调整跟踪窗的大小并更新特征提取模板,解决了尺度变化问题。实验结果表明:改进后的算法可以适应较大光照变化与尺度变化、平面内旋转等情况,跟踪精度和鲁棒性有明显提高,并且满足准实时性的要求。     

自适应多尺度颜色特征目标跟踪算法研究

为了解决尺度变化对目标跟踪的影响,本文在颜色特征跟踪算法的基础下提出了一种多尺度目标跟踪算法。该算法通过训练位置和尺度两个相关滤波器以实现自适应尺度跟踪。首先通过最小二乘分类器学习获得位置相关滤波器,采用主成分分析法对颜色特征进行降维,计算响应的最大值作为下一帧目标中心位置;接着根据设定的尺度因子在中心位置周围形成多个大小不一的矩形区域,并计算每个区域的颜色特征;学习每个区域的颜色特征,获得尺度相关滤波器,并采用正交三角分解对尺度相关滤波器进行降维;然后根据响应的最大值确定跟踪目标的尺寸;最后对目标的位置和尺寸进行更新。通过对13组挑战性的视频序列进行测试,结果表明,本算法不仅对目标尺度变化具有一定的适应性,而且对光照变化、快速运动、运动模糊等复杂情况下,均具有鲁棒性,多项性能指标均优于目前跟踪性能先进的算法。     

基于自适应响应融合的相关滤波红外目标跟踪

红外目标跟踪在军事和民用视频监控领域有重要的研究意义,但受热成像原理限制,红外目标分辨率低、对比度低、纹理信息缺失。针对红外目标特征信息量少导致跟踪性能较低的问题,提出一种基于自适应响应融合的相关滤波跟踪算法。该算法基于连续卷积运算的相关滤波跟踪框架,通过构造视觉显著性特征来增强目标外观描述,并结合对冲决策理论对由不同特征计算得到的多个滤波响应进行自适应融合,最终根据融合响应预测目标中心位置。此外,通过尺度滤波器来实现目标的尺度预测,得到完整的跟踪结果。在公开的红外视频数据集VOT-TIR2016进行测试,实验结果表明:与同类算法相比,该算法表现出更高的跟踪精确度和鲁棒性。     

改进的核相关滤波跟踪算法

针对核相关滤波算法在目标跟踪过程中尺度特定和遮挡判断失败的问题,文中提出一种利用自适应特征融合的位置滤波器来判断目标是否被遮挡的方法。该方法检测到峰值旁瓣比异常时,停止模型自适应更新,启动在线重检测;并结合尺度金字塔中的尺度滤波器来确定目标尺寸,从而得出精准的目标位置。实验通过复杂背景下的10组运动视频来评估改进算法的性能。与基础核相关滤波算法相比,改进算法的平均中心位置误差降低了36.683 pixel;在像素阈值设为20 pixel时,平均距离精度提升了44.632%;在边界框重叠阈值设为0.5时,重叠精度提升了46.453%。     

结合粒子滤波的判别尺度空间目标跟踪算法

为了解决目前跟踪算法在运动目标被遮挡和尺度变换时跟踪效果不佳的问题,提出了一种结合粒子滤波的判别尺度空间跟踪算法。提取相邻两帧的目标区域,计算目标区域的结构相似性并与更新阈值进行比较,从而判断目标是否发生遮挡;其次,若发生遮挡,启用基于颜色分布的粒子滤波算法跟踪目标,反之,用判别尺度空间跟踪算法(DSST)中的位置滤波器确定目标位置;最后,利用尺度滤波器确定目标尺度并根据目标尺度更新粒子滤波的目标模型。经过在OTB2015测试集上进行实验,与判别尺度空间跟踪算法(DSST)、核相关滤波算法(KCF)等主流算法相比该算法的精确度和成功率均有所提高,尤其在发生遮挡后的跟踪效果表现最优。     

基于多模板的深度核相关滤波跟踪

针对跟踪过程中出现的遮挡、尺度变化、光照变化等问题,文章基于多模板提出深度核相关滤波算法。首先,多模板算法选取最佳滤波参数优化分类器训练样本的能力,多特征算法利用多种特征优化目标外观模型提高了跟踪过程的鲁棒性;其次,利用深度图信息计算跟踪过程中目标重叠率,判断目标的遮挡情况,遮挡时重新定义目标搜索区域,并判断是否重新跟踪目标,降低遮挡情况下的算法漂移问题;最后,根据目标遮挡情况判断是否更新分类器参数和目标外观模型,提高模板更新的可靠性。利用Princeton数据库测试算法,成功率和精度分别达到85.1和98.6,比第二名算法分别提高了7.04%和4.67%。实验从成功率、精确度方面说明基于多模板的深度核相关滤波算法优于传统算法,有一定研究价值。