在线特征选择和遮挡处理的目标跟踪*

为了提高相似物体干扰、光照变化等复杂环境下目标跟踪的稳定性,提出利用Fisher准则的在线选择鉴别性特征,将在线特征选择嵌入到跟踪算法中。但是,在目标被严重遮挡时仍在线选择鉴别性特征,会使目标模板偏移,导致跟踪失败。为了在目标被严重遮挡的情况下仍能在线选择鉴别性目标特征,选择一个可靠的子区域来推测被遮挡目标的颜色特征,再选择鉴别性特征。实验结果表明该方法在相似物体干扰、被跟踪目标被遮挡等复杂环境下极大地改善了跟踪的稳定性。     

复杂场景下动态目标视觉跟踪方法

当跟踪目标与背景颜色相近或跟踪目标被遮挡时,传统的均值平移算法失效.提出了一种改进的均值平移算法,将RGB颜色空间转换成HSI颜色空间,克服背景颜色与跟踪目标颜色相近时带来的干扰.当发生遮挡时,在较短时间内将目标的运动看作是不变系统,利用Kalman滤波器进行参数辨识使得发生遮挡后的跟踪系统具有后续状态预测的能力.实验结果证明:提出的算法能在复杂场景下准确地跟踪目标,在Intel 1.73 GHz处理器上的处理速率达39帧/s.     

基于特征在线选择的目标压缩跟踪算法

基于压缩感知理论的压缩跟踪算法能够有效地实现对目标的跟踪, 具有良好的实时性, 但该算法对目标特征没有进行在线选择导致跟踪鲁棒性不高. 本文提出一种基于特征在线选择的目标压缩跟踪算法. 首先, 在目标附近采样得到正负样本集合, 计算样本的多尺度矩形特征, 采用压缩感知中的随机投影矩阵对高维特征投影得到低维压缩域特征, 对压缩域特征进行在线选择提取最优特征, 剔除被污染的样本特征, 使用简单高效的朴素贝叶斯分类模型进行样本判断, 实现对目标的跟踪, 同时对跟踪中目标在摄像头中的尺度变化进行建模, 给出目标尺度变化的定量描述, 实现了适应目标尺度变化的多尺度跟踪. 实验结果表明本文算法具有更好的鲁棒性与更高的跟踪精度, 对目标跟踪中的遮挡、光线突变、尺度变化和非刚性形变等因素具有较好的抗干扰能力, 同时算法复杂度低, 可以满足实时性要求.     

基于颜色-纹理特征的目标跟踪

针对传统的基于颜色特征目标跟踪算法在一些复杂场景中存在的跟踪不稳定性,提出一种基于颜色 纹理特征的目标跟踪算法;在传统的基于颜色Mean shift的目标跟踪算法中加入纹理特征,在提取目标颜色特征的同时提取目标的纹理特征,并且采取串接原则,在搜索目标新位置时仍然沿用传统的基于颜色的均值漂移跟踪算法,但在每一次迭代过程搜寻目标最佳的位置点即特征相似最大的区域时,利用纹理特征来实现,并且采用八邻域搜索法（候选区域周围扩大八个大小相等的区域）来解决部分遮挡的问题。通过对比实验表明,该算法在复杂场景中表现出的实时性和鲁棒性较好。关键词：     

基于随机局部均值Hash特征的在线学习目标跟踪

在局部遮挡,光线变化,以及复杂背景环境下进行有效稳定的目标跟踪一直是一个长期困扰研究者的复杂问题。提出一种基于随机局部均值Hash特征的在线学习目标跟踪算法,算法的创新点为基于泊松概率分布的目标模型建立及其在线更新。算法首先利用已标定实际位置的目标图像来初始化目标模型及构建初始分类器池,由此求出下一帧的检测算子,同时基于多实例在线学习方法,利用检测到的目标样本（正样本）以及附近的背景样本（负样本）在线更新目标模型,求出新的检测算子用于后续帧的目标检测及跟踪。提出的算法与现有基于检测学习的OnlineBoostingTracker,SemiTracker,BeyondSemiTracker,Context Tracker和MILTracker跟踪算法在给定的四个标准视频序列中进行了跟踪性能比较。实验结果表明,在各种复杂环境下,该算法具备良好的综合跟踪性能,尤其在抗局部遮挡方面尤为突出。在抗目标旋转方面,该算法仍有待优化。     

基于特征融合与分类器在线学习的目标跟踪算法

为了解决目标在复杂环境下表观变化引起的跟踪漂移问题,提出一种基于多特征融合与分类器在线学习的目标跟踪算法.该算法利用不同表观特征训练子分类器,通过构建损失函数求得各子分类器可信度,进而加权融合子预测结果,得到当前帧最佳目标状态估计;同时,依据最近-最远边界原则和协同训练理论粗更新训练样本集,并通过精选择准则得到更具代表性的训练样本集,实现子分类器自适应更新.实验结果表明,所提出的算法在多种典型测试场景中都能取得较鲁棒的跟踪效果.     

基于在线学习的目标跟踪方法研究*

针对视频目标跟踪问题,提出了一种基于co-training框架下的在线学习跟踪方法。该方法首先根据两种不同的局部特征,利用在线 Boosting算法分别建立模型, 然后采用co-training框架来协同训练,有效避免了模型误差累积和跟踪丢帧等问题。实验证明了该方法的有效性。     

深浅特征融合的实时单目标行人跟踪

单目标行人跟踪是计算机视觉目标跟踪领域最基础、也是研究最广泛的任务之一,而目前大多数使用的相关滤波类算法和深度学习类算法则分别在跟踪精度和跟踪实时性上存在不足.针对上述问题,本文提出一种将目标图像的深浅特征融合的实时单目标行人跟踪方法.算法利用卡尔曼滤波器预测目标位置,通过计算四分颜色直方图提取目标的浅层颜色特征,并获得预测相似性以判定预测的可靠性.使用YOLOv4模型作为检测器,提取目标深度特征并分别计算运动信息和外观信息的距离度量,同时提取浅层颜色特征计算得到相似距离度量,通过特征距离度量的加权融合对检测目标进行匹配与更新.最后,利用提出的轨迹更新策略协调预测和检测的调用关系,达到准确性与实时性的平衡.算法在OTB100和LaSOT数据集上进行了测试实验,结果表明:所提算法的跟踪准确率分别达到0.581和0.453,在GPU上分别能达到33.64 FPS和35.32 FPS的跟踪速度,满足实时跟踪的要求.     

在线矩形特征选择的压缩跟踪算法

针对压缩跟踪算法无法选择合适的矩形特征,易出现目标漂移、丢失现象,提出了一种基于在线矩形特征选择的压缩跟踪算法。首先,在初始化阶段生成投影矩阵,利用该投影矩阵提取特征来构造候选特征池,在特征池中使用矩形特征来表示目标特性,并去除与目标差异较大的矩形特征,最后计算分类分数最大的窗口,并将其作为目标窗口,从而实现跟踪。实验结果表明,该算法特征总数量比压缩跟踪算法特征总数量减少了13%,且跟踪精度和鲁棒性方面得到了改善,对于320pixel×240pixel大小的视频平均处理帧速为20frame/s,满足实时性要求。     

基于Mean Shift算法和NMI特征的目标跟踪算法研究

针对传统Mean shift跟踪算法对空中运动目标跟踪效果不理想的问题, 提出了基于Mean shift算法和归一化转动惯量(Normalized moment of inertia, NMI)特征的目标跟踪算法. 算法中引入了目标NMI特征, 建立了基于虚警概率最小原则和相似度二级判决门限的跟踪策略, 对目标模型进行更新. 同时利用卡尔曼滤波, 在目标被遮挡后进行估计预测. 实验表明该算法在空中运动目标存在较大形变、被遮挡等情况下, 能够进行实时、稳定跟踪.     

基于双特征的多模块目标跟踪算法

针对运动目标在受到严重遮挡时难以被精确跟踪的问题,提出一种融合颜色和LBP (local binary pattern)纹理特征的多模块跟踪算法.综合考虑目标与背景的特征显著性和相似性两个因素建立比值关系进行量化分析,选取了能够最大程度区分前景目标和背景的颜色空间特征,并结合LBP纹理特征建立概率分布直方图.利用卡尔曼滤波器预测均值漂移算法的初始迭代位置.引入相似度因子来定义新的遮挡判决准则,自适应采用多模块模型进行跟踪.仿真实验结果表明了该算法的有效性.     

基于局部特征匹配的多目标跟踪算法

为解决多目标跟踪过程中因遮挡导致跟踪失败的问题,提出一种基于局部特征匹配的跟踪算法。在卡尔曼滤波跟踪框架下,根据目标数据关联的结果判断目标的状态并进行针对性处理。当目标处于相互遮挡的状态时,利用目标的局部模板在当前帧进行匹配获取目标候选区域,利用改进的距离加权彩色直方图计算候选区域与局部模板的相似度,结合直方图的相似度和卡尔曼预测确定目标的位置。实验结果表明,在满足实时性的要求下,该方法能够有效地处理目标的遮挡问题。     

基于特征颜色空间变换的目标跟踪融合算法

利用LUV色彩空间的特性,提出将RGB色彩空间的目标特征描述转换到LUV色彩空间,从而解决目标表面特征变化造成的目标丢失现象,提高目标跟踪算法的鲁棒性。结合卡尔曼滤波和均值漂移跟踪算法的优点,通过一种判别机制将这两个算法得到的跟踪结果进行融合,提高目标跟踪算法的准确性。通过实验证明了新方法的有效性和准确性。     

融合视觉深度的特征计算与水下目标跟踪

目的：受水下复杂光学环境以及水下运动目标特性影响,水下视频图像中难以获取准确的目标特征,也难以准确预测目标空间尺寸,使得目标跟踪过程中跟踪窗偏移量较大且无法准确地包络目标区域。本文提出一种新的以视觉深度信息为核心的目标特征计算和跟踪方法。方法：首先,基于暗原色先验计算视觉深度信息,提取目标的空间位置特征;然后,基于深度信息对水下图像进行去光幕及色彩恢复,增强图像目标特征,最后,在贝叶斯滤波框架下对水下目标进行跟踪,同时结合目标深度信息及尺度变化规律自适应调整跟踪窗口大小。结果：实验结果表明,本文提出的方法能够根据视觉深度信息准确计算目标特征并优化跟踪窗口,实现对水下目标的自适应跟踪。结论：本文提出了一种新的水下目标跟踪方法,以视觉深度信息计算为核心。实验结果验证了该方法在水下目标自适应跟踪方面的鲁棒性,可适用于各种非线性非高斯水下目标跟踪框架中。     

一种基于预测的实时人脸特征点定位跟踪算法

当前的人脸特征点定位跟踪方法因其计算量大,实时特性欠佳。给出了一种基于改进Viola-Jones算法和Kalman滤波器预测机制的定位及跟踪算法。该算法通过使用改进的Viola-Jones算法对本次人脸特征点进行定位,同时使用Kalman滤波算法对特征点下次出现位置进行预测,缩小了下一帧特征点定位过程中特征点的搜索范围,因而缩短了定位搜索时间。实验结果表明该方法在保证定位准确性和鲁棒性的同时明显增强了算法的实时性。     

基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪

目的 针对现实场景中跟踪目标的快速运动、旋转、尺度变化、遮挡等问题,提出了基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪的方法。方法 利用卷积神经网络提取高、低层卷积特征并结合本文提出的核相关滤波算法计算并获得高底两层卷积特征响应图。采用Coarse-to-Fine方法对目标位置进行估计,在学习得到1维尺度核相关滤波器估计尺度的基础上实时更新高低两层核相关滤波器参数,以实现自适应的目标跟踪。结果 实验选取公开数据集中的典型视频序列进行跟踪,测试了算法在目标尺度发生变化、遮挡、旋转等复杂场景下的跟踪性能并与多种优秀的跟踪算法在平均中心误差、平均重叠率等指标上进行了定量比较,在Singer1、Car4、Jogging、Girl、Football以及MotorRolling视频图像序列上的中心误差分别为8.71、6.83、3.96、3.91、4.83、9.23,跟踪重叠率分别为0.969、1.00、0.967、0.994、0.967、0.512。实验结果表明,本文算法与原始核相关滤波算法相比,平均中心位置误差降低20%,平均重叠率提高12%。结论 采用卷积神经网络提取高低两层卷积特征,高层卷积特征用于判别目标和背景,低层卷积特征用于预测目标位置并通过Coarse-to-Fine方法对目标位置进行精确的定位,较好地解决了由于目标的旋转和尺度变化带来的跟踪误差大的问题,提高了跟踪性能并能够实时更新学习。在目标尺度发生变化、遮挡、光照条件改变、目标快速运动等复杂场景下仍表现出较强的鲁棒性和适应性。     

基于特征聚类集成技术的在线特征选择

针对既有历史数据又有流特征的全新应用场景,提出了一种基于组特征选择和流特征的在线特征选择算法。在对历史数据的组特征选择阶段,为了弥补单一聚类算法的不足,引入聚类集成的思想。先利用k-means方法通过多次聚类得到一个聚类集体,在集成阶段再利用层次聚类算法对聚类集体进行集成得到最终的结果。在对流特征数据的在线特征选择阶段,对组构造产生的特征组通过探讨特征间的相关性来更新特征组,最终通过组变换获得特征子集。实验结果表明,所提算法能有效应对全新场景下的在线特征选择问题,并且有很好的分类性能。