视频目标跟踪算法综述

介绍了视频目标跟踪算法及其研究进展,包括基于对比度分析的目标跟踪算法、基于匹配的目标跟踪算法和基于运动检测的目标跟踪算法.重点分析了目标跟踪中特征匹配、贝叶斯滤波、概率图模型和核方法的主要内容及最新进展.此外,还介绍了多特征跟踪、利用上下文信息的目标跟踪和多目标跟踪算法及其进展.     

融合L2范数最小化和压缩Haar-like特征匹配的快速目标跟踪

在贝叶斯推理框架下,基于PCA子空间和L2范数最小化的目标跟踪算法能较好地处理视频场景中多种复杂的外观变化,但在目标出现旋转或姿态变化时易发生跟踪漂移现象。针对这一问题,该文提出一种融合L2范数最小化和压缩Haar-like特征匹配的快速视觉跟踪方法。该方法通过去除规模庞大的方块模板集和简化观测似然度函数降低计算的复杂度;而压缩Haar-like特征匹配技术则增强了算法对目标姿态变化及旋转的鲁棒性。实验结果表明:与目前流行的跟踪方法相比,该方法对严重遮挡、光照突变、快速运动、姿态变化和旋转等干扰均具有较强的鲁棒性,且在多个测试视频上可以达到29帧/s的速度,能满足快速视频跟踪要求。     

在线特征融合的均值移位红外目标跟踪

提出了一种改进的均值移位红外目标跟踪算法.首先,针对红外图像低信噪比的特点,采用局部灰度均值特征及局部标准差特征用于目标建模.其次,针对目标低对比度的特点,以目标与局部背景的特征似然比作为核直方图的权值,建立了新的特征表征模型,并将两种特征模型进行线性融合,得到最终的目标表征模型,其中的融合系数由特征似然图对比度自适应确定.最后,在均值移位框架下推导了该模型梯度匹配过程中移位向量的表达形式.同时,基于帧间综合对比度的变化建立了复杂背景条件下的模型更新判别准则.通过基于实测数据的红外目标跟踪实验验证了该算法的可行性.     

基于特征子空间的自适应多视角目标跟踪算法

提出了一种新的自适应特征子空间跟踪算法,该算法通过计算跟踪目标的似然来自适应调整模型更新的权重,以减小更新过程中样本误差积累导致的模型漂移.同时,跟踪算法利用多视角贝叶斯理论框架进行多视角的信息融合,并对跟踪模型进行分块处理和更新,以提高跟踪精确度.仿真结果表明,本算法比对比算法的跟踪误差更小,并能够更好地解决目标遮挡和形变等问题,从而得到精确、高效的跟踪结果.     

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。     

基于BRISK和CamShift的鲁棒目标跟踪研究

在CamShift目标跟踪的框架下,提出了基于BRISK特征匹配和CamShift的目标跟踪方法,该方法通过颜色特征和局部特征共同定位目标,从而实现目标准确跟踪。在保证跟踪实时性的前提下,该方法改善了CamShift算法在目标跟踪过程中对背景、尺度、旋转和遮挡变化的敏感性和目标跟踪的特征单一性。实验对比结果表明,该改进方法较单独基于特征匹配的目标跟踪方法,其快速性有很大提高,较CamShift跟踪方法在目标尺度变化、旋转变化、光照变化、背景变化和遮挡变化条件下的鲁棒性更强,同时增强了两种算法的跟踪准确性。     

基于特征融合的红外目标跟踪方法

为了能够对红外目标实现稳健跟踪,提出一种特征融合算法,将目标的LBP纹理特征和灰度特征空间融合,构造了由基于区域置信度及空间距离加权的LBP特征直方图,以及灰度加权直方图联合表示的目标模型。以均值偏移算法为跟踪框架,在当前帧中迭代搜索目标位置。实验证明该方法对于目标和背景灰度相似以及目标被部分遮挡时的跟踪是有效和稳健的。     

基于贝叶斯理论的分布式多视角目标跟踪算法

 为了有效解决传统单视角跟踪难于处理的目标遮挡问题,本文提出了一种分布式多视角目标跟踪算法. 该算法首先基于贝叶斯理论,为多视角目标跟踪问题建立了分布式数据融合的概率框架;并利用粒子滤波器对所需后验概率进行近似,提出了自适应的观测模型和状态转移模型. 各摄像机能够并行化地进行数据采集、处理、融合,而无需集中式处理单元;能够有效避免遮挡造成的误差传递,提高跟踪算法的鲁棒性. 实验证明了本文算法的有效性.     

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。     

基于双步相关滤波的目标跟踪算法

针对目标跟踪中因目标遮挡、目标出视野导致的跟踪失败问题,为提高相关滤波目标跟踪算法的鲁棒性,提出了一种基于双步相关滤波的目标跟踪算法。首先根据方向梯度直方图特征不同单元大小目标表征的特点,提出双步相关滤波目标跟踪框架,在提高目标跟踪精度的同时保证了跟踪速度;然后融合多种目标特征,来获得目标更加全面的特征表征,以提高目标跟踪的鲁棒性;最后提出基于目标跟踪置信度指标的目标模板自适应更新策略,来解决目标遮挡时目标模板被污染的问题。实验在OTB100标准目标跟踪数据集上进行验证,通过与其他跟踪算法进行比较结果表明,该算法与其中最优跟踪算法相比,目标跟踪精度提升6.0%,目标跟踪成功率提升5.5%,平均跟踪速度为27.4 fps,保证了目标跟踪的实时性。实际目标跟踪应用中,在目标严重遮挡等情况下,该算法仍然可以对目标进行稳定精确地跟踪。     

雷达目标一维距离像识别中的非训练目标判别

针对雷达目标一维距离像识别中的特征子空间法不能判别训练目标的缺点，提出一种非训练目标判别门限，在特征子空间法的分类阶段对非训练目标进行判别。仿真实验结果表明：在特征子空间法中引入该门限，既能有效地对非训练目标予以判别，同时对训练目标又能保持较高的正确识别率。     

靶标系统中的目标红外特性建模技术研究

针对自主对抗条件下红外靶标系统的需求,对适用于该领域的目标全向红外特性建模及校验技术进行研究。对某型靶机目标进行精细三维建模,将主要红外辐射源等效为红外光源,利用光学仿真软件通过有限光学追迹法,对各角度观察面处的红外辐射强度进行仿真,从而获得目标全向红外辐射模型。进行了地面实际测试,实验结果和仿真结果符合良好,验证了该建模仿真方法可行,可为相关领域研究提供理论支持。     

Short-wavelength target modeling

A simplified model has been employed to review the scattering characteristics of targets in the short wavelength limit. It is demonstrated that the reflected signal can be modeled as a diffuse plus a finite number of coherent returns (also called glints). It is then demonstrated that for accurate target location and direction it is usually necessary to decorrelate these glint returns. The conditions required for this are derived.     

Radar target identification

The authors discuss the aspects of the radar target/identification problem which have made progress slow and difficult. They summarize their research program and discuss the mathematical foundations for solving the problem. To simplify the discussion, only aircraft-type targets are considered, and clutter is ignored. Target-library problems, are examined in some detail, including the proposed use of scattering-center models to mitigate problems and related electromagnetic-modeling considerations     

目标综合识别系统中多传感器目标特征管理

研究了传感器级目标综合识别系统中多源特征信息之间关联和融合的方法,在此基础上探讨在实践中如何对多传感器关于各个目标的分类特征进行管理,并通过关联和融合形成关于目标全面特性的特征向量最终进行目标识别的实现过程。     

目标特征研究

为规范情报侦察领域对目标的认知,从目标威胁能力视角出发,提出了目标固有特征、动态特征和传感器特征,构建了目标特征模型,并针对目标识别、目标行为规则提取和目标威胁能力预测等展开了应用研究,对国内从事该项研究和目标保障信息系统研制具有参考意义。     

基于目标波形模型的多脉冲激光雷达目标信号模拟

多脉冲激光雷达发射数个至数百个高重频激光照射目标,利用多脉冲回波累加实现信号积累。多脉冲激光目标检测性能的验证需要基于目标回波波形模型的动态目标信号模拟。脉冲激光目标回波波形可以由激光发射、信道传播、目标反射等环节之间的卷积传递关系加以建模。文中首先通过建立各环节的数学描述得到了回波波形的连续卷积模型。接着,针对积分解析模型不利于工程实现的问题,基于发射脉冲距离分辨单元提出了离散算法实现特定外形目标激光回波波形序列的直接计算。结合远程飞机目标的回波信号仿真,指出了回波波形与目标特性的内在联系,并通过实验进行了可信性验证。最后,应用文中模型及方法给出了多脉冲激光雷达动态目标模拟器的研制实现,为开展多脉冲激光目标检测研究提供必要的验证测试条件。     

目标跨像元展宽“分裂”退化模型与检测研究

采用大规模红外探测器的遥感仪器对以恒星为主的点目标成像时,受点目标跨像元效应、探测器读出带宽不足等影响,目标信号展宽,在多抽头间隔采样下出现“分裂点”现象,空间红外遥感仪器定位精度、目标辨识能力下降。针对此问题,本文构建了点目标“分裂”退化模型,并根据分裂点之间的强相关性,设计了预检测-能量维度迭代-模型更新-后检测的目标检测流程,通过形态学滤波与多假设关联跟踪对“分裂点”目标各观测进行独立跟踪,获取“分裂点”统计信息。然后利用已知恒星成像的质心矫正退化模型并映射到检测图像,修正目标质心。测试结果表明,该方法能有效区分多目标和“分裂点”造成的假目标,平均定位精度由0.5像元以上提升到0.15像元内。     

激光瞄准芯片加工

在半导体加工领域，将许多功能集成在尽可能小的空间内对芯片设计者提出了新的挑战。使用新型低K值电介材料以及超薄封装增加了复杂器件的层数和晶片的薄度，这些方法虽提高了芯片的性能，但在加工工艺方面则出现一些新问题。     

Dense target signal processing

The problem of determining the density of targets at every range and velocity is addressed. These targets consist of a dense group of reflecting objects moving with different velocities and at different ranges. The problem of how to choose the outgoing signals and process the echoes of those signals from the targets to determine the density function is discussed. The problem is a classical inverse problem. The objective is to reconstruct a function of two variables (range and velocity) from limited information. Two schemes are given. The first of these methods modifies the method of J.R. Klauder et al. (1960) to the case of signals with a large range of frequency components (wideband signals). The second is an improvement on the first that uses a formula of I. Khalil (1974) from affine group theory. Numerical solutions support the conclusions. The method has applications in echocardiography, radar, sonar and fluid flow measurement