结合时空上下文信息的相关滤波目标跟踪方法

针对繁杂环境下目标跟踪稳定性差且易受到遮挡发生漂移的问题,提出一种结合时空上下文信息的相关滤波目标跟踪方法。该算法首先从目标和背景区域提取方向梯度直方图特征和颜色直方图特征,加权融合两种特征的相关滤波响应,建立相关滤波跟踪模型;然后利用目标的背景梯度直方图特征,基于贝叶斯框架通过最大化似然函数得到时空上下文辅助模型;最后自适应融合两种模型响应,得到目标估计位置并采用尺度估计方法解决目标尺度变化问题。在OTB-2013公开标准测试集上与基于相关滤波的运动目标跟踪方法进行了实验对比。结果表明,该算法的平均距离精度值和平均重叠精度值都优于其他算法,能够有效缓解跟踪目标由于遮挡、尺度变化、光照等因素造成的跟踪漂移状况的发生。     

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。     

基于多模板匹配的双模型自适应相关滤波跟踪算法

为有效提升目标跟踪的精确度和实时性,设计了基于多模板匹配的双模型自适应相关滤波跟踪算法。对多模板匹配模型与核相关滤波跟踪模型参数进行初始化处理：多模板匹配模型选取得分函数作为模板与候选样本间匹配准则,通过候选样本得分获取最佳目标,更新多模板后,通过形变多样相似性实现多模板匹配;核相关滤波跟踪模型利用所采集目标样本数据建立循环矩阵,通过训练核化岭回归分类器获取核相关滤波器,并获取响应置信图,再利用响应置信图获取下一帧图像目标位置。通过自适应融合策略获取两个模型所估计目标位置,再采用金字塔尺度估计策略估计目标尺度变化,通过不断更新各模型参数实现目标精准跟踪。实验结果表明,在目标受遮挡或旋转、光照变化等复杂环境下,该算法的中心跟踪误差均低于15 dpi,平均跟踪精确度均高于98%,且目标定位时间低于100 ms,说明该算法在跟踪精确度和实时性上具有明显的应用优势。     

多尺度时空上下文目标跟踪

相关滤波器在视觉目标跟踪中得到了广泛应用,针对复杂场景下目标跟踪容易出现跟踪漂移的问题,以及现有多尺度跟踪算法计算量大的问题,本文提出一种实时的多尺度目标跟踪方法。首先由时空上下文模型输出目标位置置信图完成目标定位,再在尺度空间上训练相关滤波器完成目标尺度估计,最后基于目标位置和尺度提出了一种新的时空上下文模型更新机制,避免了模型更新错误。实验表明:该方法在尺度变化、局部遮挡、目标姿态变化等情况下均能完成鲁棒跟踪,跟踪正确率较原始时空上下文跟踪算法提高了38.4%。     

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。     

一种引入预测机制的时空上下文跟踪算法

针对时空上下文(STC)算法在抗遮挡目标跟踪中的不足,提出使用上下文模型相似度作为判别遮挡的条件和改进上下文模型更新方程的修正系数,同时采用预测算法修正搜索区域,构建了一种基于时空上下文跟踪的抗遮挡目标跟踪算法,并通过标准目标跟踪视频库对原算法和改进后算法的跟踪性能进行仿真和对比。实验证明,在原算法的基础上提高了抗遮挡跟踪的鲁棒性,在一些图像序列中跟踪成功率的提高最高可达30%。     

基于图像签名算法的视觉目标跟踪算法北大核心CSCD

针对视觉目标跟踪算法中存在的快速运动、尺度变化、形变和遮挡问题,提出基于图像签名算法的视觉目标跟踪算法。该算法以相关滤波算法为基础,通过多种特征构建目标的外观模型,提高了算法的跟踪精确度和稳健性;为了解决严重遮挡情况下的目标重定位问题,利用图像签名算法计算图像的稀疏显著性区域,获取候选目标的位置,通过分类器对候选目标进行重排名,实现目标重定位;采用尺度池策略和自适应模板更新策略,解决跟踪中的尺度变化问题和跟踪漂移问题。利用标准数据集测试所提算法的性能,结果表明,所提算法在跟踪成功率和精确度上均优于传统的相关滤波算法,能较好地解决快速运动、尺度变化、形变和遮挡情况下的目标跟踪问题。     

一种基于颜色特征的自适应目标跟踪算法

针对目标跟踪中出现的不可恢复的形变,运动模糊和尺度变化等问题,容易发生漂移,漏跟和错跟等现象,为此,文中提出一种基于颜色特征的自适应目标跟踪算法。首先,考虑到如何对目标进行描述,颜色特征是目标在运动过程中的一个不变量,采用PCA对目标颜色特征进行降维,得到目标的低维颜色特征。其次,在跟踪过程中,目标的尺度可能会发生变化,从而引入一种自适应尺度估计的方法,减少由于尺度变化而引入干扰信息。最后,结合颜色特征与尺度金字塔的方法,提出一种基于颜色特征的自适应目标跟踪算法。实验表明,提出的算法在跟踪的准确率与成功率这两方面都有明显的提高,在摄像机摇晃等复杂运动场景下,具有较好的鲁棒性。     

基于多特征自适应融合的分类采样跟踪算法

针对目标跟踪中的场景易变和目标模板不稳定等问 题,提出了一种基于多特征自适应 融合的分类采样跟踪算法。算法利用密集特征信息将目标模板用多个重叠子区域划分,每 个子区域对应一个多特征采样窗口。利用多特征自适应融合构造强可区分性的目标模型,最 大程度地提高各子区域之间的互补性,以增强目标模板的区分能力。在粒子滤波(PF)框架下 , 多特征自适应融合策略提高了目标观测质量,保证跟踪的持续稳定。实验结果表明,本文所 提算法具 有良好的目标跟踪性能,并对动态场景、目标形变及遮挡情况具有较好的跟踪准确性和鲁棒 性。     

基于卷积神经网络的响应自适应跟踪

针对目标跟踪中的遮挡、旋转、快速运动、形变等问题,本文提出基于卷积神经网络的响应自适应跟踪算法。首先,通过卷积神经网络提取目标的多层卷积特征,利用粒子滤波算法获取目标的多模板响应图,自适应学习目标的期望响应;然后通过构造目标函数的对偶形式解决多模板联合优化问题,计算多模板情况下每层卷积特征的最优滤波参数;最后通过相关滤波算法计算多层滤波响应,通过响应加权融合的方式计算最终响应图,以此估计目标位置。本文利用OTB-2013数据集中的方法测试我们提出的算法,实验表明该算法的整体成功率和精确度为0.884和0.915。本文算法在距离准确度、成功率和平均跟踪误差方面均优于传统的相关滤波跟踪算法,有一定研究价值。     

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。      

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.     

Object Modeling with Color Arrangement for Region‐Based Tracking

In this paper, we propose a new color histogram model for object tracking. The proposed model incorporates the color arrangement of the target that encodes the relative spatial distribution of the colors inside the object. Using the color arrangement, we can determine which color bin is more reliable for tracking. Based on the proposed color histogram model, we derive a mean shift framework using a modified Bhattacharyya distance. In addition, we present a method of updating an object scale and a target model to cope with changes in the target appearance. Unlike conventional mean shift based methods, our algorithm produces satisfactory results even when the object being tracked shares similar colors with the background.     

Robust model adaption for colour-based particle filter tracking with contextual information

Color-based particle filters have emerged as an appealing method for targets tracking. As the target may undergo rapid and significant appearance changes, the template (i.e. scale of the target, color distribution histogram) also needs to be updated. Traditional updates without learning contextual information may imply a high risk of distorting the model and losing the target. In this paper, a new algorithm utilizing the environmental information to update both the scale of the tracker and the reference appearance model for the purpose of object tracking in video sequences has been put forward. The proposal makes use of the well-established color-based particle filter tracking while differentiating the foreground and background particles according to their matching score. A roaming phenomenon that yields the estimation to shrink and diverge is investigated. The proposed solution is tested using both simulated and publicly available benchmark datasets where a comparison with six state-of-the-art trackers has been carried out. The results demonstrate the feasibility of the proposal and lie down foundations for further research on tackling complex visual tracking problems.     

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。     

基于三维直方图的改进Camshift目标跟踪算法

经典的连续自适应均值漂移算法Camshift通过HSV空间的色调Hue分量建立一维直方图,在有光照变化及有相似颜色目标或背景的干扰下,跟踪效果不好。提出一种融合HSV空间中色调、饱和度以及反应物体形状信息的边缘梯度的三维直方图特征,并基于背景模型自适应调整特征直方图三种分量的权重值,提高了算法的跟踪准确度。通过与传统Camshift跟踪实验比较,提出的改进算法在光照变化及相似颜色目标/背景干扰下具有更好的鲁棒性,同样也满足跟踪系统的实时性要求。     

基于自适应模型更新的实时跟踪算法

为提高分层卷积特征目标跟踪算法的速度和精度,文中提出了一种基于自适应模型更新的单层卷积特征目标跟踪算法。首先提取Pool4层的多通道的卷积特征对训练样本的类标函数进行调整,在确保跟踪精确度的同时提高了算法的速度。该算法引入了平均峰值能量比,通过比值变化情况反馈目标跟踪的结果,与稀疏模型更新策略相结合,对跟踪器进行自适应更新,提高了算法对遮挡和相似物干扰的鲁棒性。对于目标快速尺度变化问题,文中采用尺度金字塔对尺度进行评估,提高了跟踪器的泛化能力。在OTB2013和OTB2015上测试新算法,实验结果表明,该算法的平均距离精度分别为91.0%和86.8%,平均速度约43 帧/s,局域良好的鲁棒性和实时性。     

基于多特征自适应融合的抗遮挡目标跟踪算法

针对目前的目标跟踪算法在目标发生运动模糊或被遮挡等情况下跟踪效果较差,容易出现跟踪失败等情况,本文提出了一种多特征自适应融合的抗遮挡相关滤波跟踪算法。算法首先提取梯度方向直方图特征HOG和颜色直方图特征,以最大化跟踪质量为目标自适应融合两种特征的相关滤波响应;在跟踪的过程中根据响应图的质量存储高质量滤波模板,采用高质量模板和正常更新模板检测响应图的质量差值来检测目标的遮挡情况,当目标遮挡消失的时候,跟踪器的模板回溯到高质量模板来重新跟踪目标。根据在OTB100、UAV123的实验结果,本文算法相对于其他同类型的相关滤波在跟踪精度和成功率方面表现更好,在发生目标遮挡时仍能很好地跟踪。     

增强抗背景干扰能力的均值移动目标跟踪算法

根据目标和背景颜色直方图的特点,针对异色背景干扰和近色背景干扰,提出了一种改进直方图映射和均值移动结合的目标跟踪算法,通过目标主分量提取和干扰分量鉴别,有效地剔除了背景干扰成分,提高了抗背景干扰能力;均值移动算法在生成灰度图中能快速准确定位目标位置.仿真实验结果证明,改进的直方图映射算法能有效地抑制背景干扰,甚至能抑制与目标色调相近的背景干扰,并验证了跟踪算法的实用性和有效性.     

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。