基于Mean-shift的改进目标跟踪算法

传统的Mean-shift目标跟踪算法对背景因素比较敏感,采用核加权直方图的方法计算目标模板与候选区域目标特征往往无法实现对运动目标的准确定位。在研究传统算法的基础上,改进了Mean-shift算法中目标特征选取机制,即目标模板采用背景加权,候选目标区域采用核加权。仿真结果表明,该方法实现了在复杂环境背景下对运动目标更加准确的跟踪。     

深度信息辅助的均值漂移目标跟踪算法

参考目标模型中混入的背景噪声会弱化目标特征的描述,导致目标跟踪定位误差。为减少误差,依据目标与背景处于不同深度平面的特点,提出了基于深度信息辅助的和改进的背景加权直方图的MeanShift跟踪算法,能够有效削弱核窗口中的背景干扰信息,突出目标的颜色特征信息,并适时自适应更新核带宽,减少因目标尺寸变小时引入较多的背景干扰信息。实验结果表明该算法迭代次数更少,具有良好的跟踪定精度。     

基于双模型融合的自适应目标跟踪算法

针对目标跟踪过程中的光照变化、背景混乱和目标形变等问题,提出一种背景抑制的HS直方图和核相关滤波双模型融合的自适应跟踪算法。首先引入非线性核相关滤波跟踪模型;其次提出背景抑制的HS颜色直方图跟踪模型,通过分离亮度分量以减小光照干扰,并采用背景加权突出目标信息;然后提出一种自适应融合策略,根据目标与背景的HS特征相似度来动态调整两个模型融合权重,以降低背景混乱和目标姿态变化的影响;最后针对目标尺度变化问题,采用尺度金字塔估计策略进行解决。实验表明,与现有算法相比,提出的算法能更好降低光照、背景混乱等复杂因素干扰,鲁棒性更强。     

Spatial color histogram based center voting method for subsequent object tracking and segmentation

In this paper, we introduce an algorithm for object tracking in video sequences. In order to represent the object to be tracked, we propose a new spatial color histogram model which encodes both the color distribution and spatial information. Using this spatial color histogram model, a voting method based on the generalized Hough transform is employed to estimate the object location from frame to frame. The proposed voting based method, called the center voting method, requests every pixel near the previous object center to cast a vote for locating the new object center in the new frame. Once the location of the object is obtained, the back projection method is used to segment the object from the background. Experiment results show successful tracking of the object even when the object being tracked changes in size and shares similar color with the background.     

以颜色和形状直方图为线索的粒子滤波人脸跟踪

跟踪器的设计和跟踪线索的选择与表达是人脸跟踪中的两大关键因素,针对一般人脸跟踪算法中常用简单椭圆来描述人脸形状线索时易受背景干扰的缺点,以及视频目标跟踪中动态模型和观测模型的非线性非高斯特点,提出了一种以颜色和形状直方图为线索的粒子滤波人脸跟踪算法,该算法在粒子滤波基本框架之下,引入了一种新的用直方图来描述人脸形状的方法,并对其进行了改进,用来作为人脸跟踪的形状线索。同时,为了减轻背景干扰,提出了一种经验有效边缘的检测方法。实验表明,该跟踪方法不仅能有效地处理人脸旋转、背景中的肤色干扰和部分遮掩问题,并且能够在由于大面积遮掩等原因而丢失目标的情况下,及时有效地重新捕获已丢失的目标。     

基于改进CAMShift的运动目标跟踪算法

针对视频序列图像目标跟踪中Mean Shift算法提取目标颜色特征易受背景影响的问题,首先选取非线性核密度估计方法用来进行运动目标的检测,然后采用CAMShift方法对检测到的目标进行跟踪,并结合非线性核密度估计的检测结果对目标直方图进行自适应更新。还针对目标的遮挡问题给出解决方法。实验结果表明,引入背景减法与CAMShift相结合的策略,能够实现运动目标的自动跟踪,并实现目标直方图的自适应更新。该算法的可靠性能满足实时检测的要求,较好地解决了光照变化、阴影及遮挡等造成的影响。     

融合灰度和SURF特征的红外目标跟踪

由于红外图像对比度低、色彩信息匮乏且灰度级动态范围小,基于红外成像的目标跟踪一直是本领域研究的难点和重点。提出了一种融合灰度核直方图和SURF(speeded up robust features)特征的红外目标跟踪算法。在首帧采用灰度核直方图和SURF特征分别描述目标模板,在以后每帧中利用均值漂移算法快速找到局部最优解。考虑到灰度直方图特征信息量少,跟踪误差逐渐累积,采用改进的SURF特征点匹配算法估算当前帧目标尺度和中心位置,及时修正累积误差,避免跟踪窗口漂移且能自适应调整跟踪窗口大小,此外更新目标模板,最终准确跟踪目标。真实场景实验结果表明,本文算法在目标外观发生较大尺度变化、周边具有相似表观物体时能稳定跟踪目标,具有很强的稳健性,且满足实时性要求。     

改进的基于颜色的粒子滤波目标跟踪算法

提出了一种改进的粒子滤波算法,在遮挡情况下,能鲁棒地跟踪运动目标.该方法是把改进的颜色直方图结合到粒子滤波的观测模型中,并提出了一种判断目标遮挡的分块检测遮挡的方法.首先对传统的以核函数赋权值的方法进行改进,把目标中心附近的像素都赋予最大的权值,目标的边缘由于遮挡等原因采用指数分布赋权值;在遮挡检测时,提出了把跟踪窗分为左右两个子部分,分别计算相似性度量的方法,提高了遮挡检测的实时性和准确性;同时,该算法对旋转和尺寸的变化具有鲁棒性.实验结果表明,与基本的粒子滤波算法相比,提出的新算法能更好的处理目标跟踪中的遮挡问题.     

改进的抗遮挡MeanShift目标跟踪算法

传统MeanShift目标跟踪算法通过bin-bin颜色直方图表示目标特征,直方图中往往会混入背景颜色信息,造成跟踪不准确;同时由于MeanShift算法具有局部最优性,当目标受到严重遮挡丢失后,不能对目标重新定位跟踪。为了解决上述问题,在颜色直方图和抗遮挡能力方面进行了改进。利用交叉bin颜色直方图代替传统的bin-bin颜色直方图表示目标特征,减少背景颜色的干扰,提高MeanShift算法跟踪精度;当目标受到严重遮挡丢失后,通过一种尺度变化调整机制,在全局范围内搜索目标位置,提高MeanShift算法抗遮挡能力。实验显示,改进后的算法不仅在背景干扰大时对目标的跟踪精度更高,而且当目标受到严重遮挡丢失后,也能够对目标重新定位跟踪。     

红外目标跟踪技术研究

众多的目标跟踪算法中,Mean—Shift跟踪算法有良好的实时性,对遮挡、目标变形具有一定的适应性,是公认的效果比较好的跟踪方法。但它也存在不足,传统的Mean—Shift算法当背景的直方图分布和目标的直方图分布类似时,或者目标受到光照、阴影等影响,或有干扰物体靠近目标时,在跟踪时很容易发生目标丢失。鉴于此,提出最先使用Kalman滤波器对距离相对比较远的红外弱小目标的大致运动位置做出目标估计,接着使用Mean—Shift跟踪算法在先前目标估计出的区域内做目标的跟踪匹配,并保证精度。实验结果指出,文中提出的算法对于跟踪系统的观察噪声扰动具有较强的鲁棒性。     

一种鲁棒的多特征融合目标跟踪新算法

仅利用单一的目标特征进行跟踪是大多数跟踪算法鲁棒性不高的重要原因。提出了一种新的多特征融合目标跟踪算法,该算法将目标的颜色、纹理、边缘、运动特征统一使用直方图模型进行描述,以降低算法受目标形变和部分遮挡的影响,在Auxiliary粒子滤波框架内将所有特征观测进行概率融合,以突出状态后验分布中目标真实状态对应的峰值,从而有效避免了复杂背景的干扰,并给出了一种有效的融合系数计算方法,使融合结果更加准确可靠。实验结果表明,该算法能同时处理刚性与非刚性目标的跟踪,较单一特征的跟踪算法具有明显的优势,对复杂背景下的跟踪具有较高的鲁棒性。与现有多特征融合算法的比较也证明了本文算法的有效性。     

基于改进Mean Shift和SURF的目标跟踪

传统颜色直方图的Mean Shift（MS）算法只考虑了目标颜色的统计信息,不包含目标的空间信息,当目标颜色与背景颜色相近或目标对象发生光照变化时,容易导致不准确跟踪或跟踪丢失。针对该问题,提出了一种融合改进MS和SURF的跟踪算法。改进的MS算法根据目标对象的最新外接矩形尺寸,确定对象的分块方法,根据各块的Bhattacharyya系数值,确定各块的权重系数,获得初步的跟踪结果;采用SURF特征匹配和校正的方法对其初步跟踪结果进行调整;采用线性加权的方法融合改进的MS和SURF跟踪结果,得出最终的跟踪结果。实验表明,提出的融合改进MS和SURF的跟踪算法,比传统的MS算法和固定分块的MS算法都具有更好的跟踪性能。     

特征融合和聚类核函数平滑采样优化的粒子滤波目标跟踪方法

针对复杂场景下的目标跟踪问题,提出了一种改进的粒子滤波目标跟踪方法。利用背景加权后的联合直方图描述目标灰度和梯度特征信息,在粒子滤波算法的框架下,设计了一种自适应特征融合观测模型来适应场景的不断变化;同时针对传统粒子滤波算法存在的粒子退化问题,提出了一种基于聚类核函数平滑采样的方法。理论仿真和实际场景的实验结果表明,该算法适应性更强,精度更高,能有效跟踪复杂场景下的运动目标。     

结合Boosting方法与SVM的多核学习跟踪算法

针对传统算法在外界环境及目标运动导致外形变化的影响下跟踪效果不稳定的问题,提出一种鲁棒的多核学习跟踪算法,将Boosting提升方法引入到多核学习框架中,用比传统多核学习算法更少的样本训练,构建出基于互补性特征集和核函数集的弱分类器池,从中将多个单核的弱分类器组合出一个多核的强分类器,从而在出现较强背景干扰、目标被遮挡的情况下仍能正确地对候选图块中的背景和目标进行分类。对不同视频序列的测试结果表明,与同样采用Boosting方法的OAB算法及近年跟踪精度高的LOT算法相比,该算法能够在复杂环境下更准确地跟踪到目标。     

一种基于空间直方图的Mean-Shift跟踪算法*

经典的Mean-Shift跟踪算法以颜色直方图为特征对目标进行跟踪。颜色直方图反映的是图像中颜色的组成情况,即出现了哪些颜色以及各种颜色出现的次数。颜色直方图具有旋转不变性、缩放不变性等优点,经常用于图像检索,即通过比较颜色直方图的差异来衡量两幅图像在颜色全局分布上的差异。但是颜色直方图不能反映颜色的空间分布特征,当跟踪目标与背景色颜色相近时可能造成错误跟踪,导致跟踪失败。考虑目标颜色空间分布特征,将空间分布信息融入颜色直方图中,提出了基于空间颜色直方图的Mean-Shift跟踪方法,全面地反映了颜色的整体分布信息和空间分布信息。在VC 6.0上利用新方法和经典Mean-Shift跟踪方法分别对发生遮挡的视频和快速运动的视频进行跟踪,实验结果表明,提出的新方法能够更好地对目标进行跟踪,避免跟踪过程中的目标丢失。     

基于梯度特征和颜色特征的运动目标跟踪算法

由于在复杂背景下仅针对目标的颜色或梯度特征进行跟踪存在不足,提出一种基于梯度特征和颜色特征相融合的CG_CamShift跟踪算法。该算法充分利用颜色直方图对目标全局的描述及方向梯度图对结构信息的描述,并结合Kalman滤波对运动目标位置进行预测,解决了复杂背景下光照、遮挡等引起的目标跟踪丢失等问题。实验结果表明,该方法在保障跟踪实时性的前提下提高了跟踪精度,并具有较强的鲁棒性。     

Kernel-based object tracking using asymmetric kernels with adaptive scale and orientation selection

Kernel-based object tracking refers to computing the translation of an isotropic object kernel from one video frame to the next. The kernel is commonly chosen as a primitive geometric shape and its translation is computed by maximizing the likelihood between the current and past object observations. In the case when the object does not have an isotropic shape, kernel includes non-object regions which biases the motion estimation and results in loss of the tracked object. In this paper, we propose to use an asymmetric object kernel for improving the tracking performance. An important advantage of an asymmetric kernel over an isotropic kernel is its precise representation of the object shape. This property enhances tracking performance due to discarding the non-object regions. The second contribution of our paper is the introduction of a new adaptive kernel scale and orientation selection method which is currently achieved by greedy algorithms. In our approach, the scale and orientation are introduced as additional dimensions to the spatial image coordinates, in which the mode seeking, hence tracking, is achieved simultaneously in all coordinates. Demonstrated in a set of experiments, the proposed method has better tracking performance with comparable execution time then kernel tracking methods used in practice.     

Target tracking for mobile robot platforms via object matching and background anti-matching

This study proposes a novel method for target tracking based on the combination of object matching and background anti-matching which take account of both the global property of covariance matching and local property of mean shift tracking synthetically. In the background anti-matching phrase, a certain number of background regions are extracted based on the feature of color orientation codes via an entropy filter, and the covariance matrix is adapted to match these regions to get the global motion of the background; further, the object matching is carried out by a mean-shift tracking algorithm. The proposed method is evaluated in various datasets in comparison with their counterpart algorithms; experimental results sufficiently demonstrate the effectiveness of the method proposed in this study.     

一种基于空间直方图的多特征目标跟踪算法

为提高跟踪算法对光照或背景的大幅度变化和车辆大范围运动的鲁棒性,提出了一种基于空间直方图的多特征目标跟踪算法。算法以自适应权值多特征乘性融合框架为基础,分别建立目标的颜色、边缘和纹理空间直方图,使用Mean Shift迭代,利用各特征空间概率分布图中目标与背景的BH系数,调整特征权值。该算法使跟踪不再过分依赖某一单一特征,实现了复杂背景下目标的准确跟踪。     

A motion observable representation using color correlogram and its applications to tracking

This paper presents a special form of color correlogram as representation for object tracking and carries out a motion observability analysis to obtain the optimal correlogram in a kernel based tracking framework. Compared with the color histogram, where the position information of each pixel is ignored, a simplified color correlogram (SCC) representation encodes the spatial information explicitly and enables an estimation algorithm to recover the object orientation. In this paper, based on the SCC representation, the mean shift algorithm is developed in a translation–rotation joint domain to track the positions and orientations of objects. The ability of the SCC in detecting and estimating object motion is analyzed and a principled way to obtain the optimal SCC as object representation is proposed to ensure reliable tracking. Extensive experimental results demonstrate SCC as a viable object representation for tracking.