基于改进粒子滤波算法的人体运动跟踪

在复杂环境中对人体进行有效性和鲁棒性的跟踪是计算机视觉领域一个非常富有挑战性的课题,提出了一种基于改进粒子滤波算法实现的人体运动跟踪。利用改进的粒子滤波算法跟踪视频序列中的人体运动,不但解决了传统粒子滤波算法计算量大、误码多的缺点,而且能较好地处理遮挡和自遮挡问题。实验结果表明,该改进算法能更准确、更有效地跟踪运动人体。     

融合相关粒子滤波目标跟踪算法

相关滤波算法因其优越的高效性和鲁棒性被广泛应用于目标跟踪领域,但是该算法无法很好地处理目标遮挡和尺度变化等问题。针对该现象,提出了一种融合相关粒子滤波目标跟踪算法,该算法采用多个相关滤波器,学习到更多目标信息和背景信息,提高了目标与背景辨识度,并且引进了粒子滤波随机采样策略,在目标离开遮挡物时能够快速捕捉到目标。在尺度估计中引入了多尺度因子,对定位到的目标进行多尺度缩放,选用与滤波器响应值最大区域对应的尺度因子作为缩放比例,从而对目标进行尺度更新;粒子滤波算法随着粒子数目的增加,其计算量也随着增加,针对该问题,提出了基于粒子繁衍的重采样算法,在跟踪效率上做了提升。对提出的算法进行了三部分对比实验,实验结果验证了提出算法在处理目标遮挡和尺度变化问题上的有效性。     

基于混合跟踪模型的室内步行人体3D运动估计

针对步行人体3D运动估计过程中的自遮挡问题, 提出了基于混合跟踪模型的粒子滤波算法. 首先, 利用自遮挡状态检测模型, 将步行人体运动划分为四种自遮挡状态; 其次, 根据混合跟踪模型, 针对不同的自遮挡状态, 算法采用不同的跟踪模型; 最后, 为了估计遮挡状态下的人体运动, 算法提出了基于M-估计的在线训练方法 以训练肢体运动相关系数. 经过实验分析, 算法对处 于自遮挡状态下的人体3D运动估计有着良好的效果, 人体3D运动的估计精度得到了提高.     

基于运动与颜色直方图的粒子滤波目标跟踪

提出了基于运动目标历史速度和历史运动曲线的改进的粒子滤波器设计方案.为了解决运动中的遮挡问题,在粒子评价过程中引入"运动动量因子"来保持在高速运动下原来方向粒子的健壮性,提高了粒子跟踪的准确度.相应的为运动目标建立颜色模型,进一步增加了跟踪的准确性.实验结果表明,跟踪的效果优于基本粒子滤波器.     

人体运动目标的检测与跟踪

提出了一种静止背景的情况下人体运动目标的检测与跟踪的新方法.该方法利用背景差分法与粒子滤波器算法相结合.首先,利用背景差分法可检测运算出人体运动区域的大小和形心,在一定的时间间隔t(t＜＜1s)后,再次利用背景差分法经运算可得到人体运动的速度,然后运用粒子滤波器算法利用背景差分所获得的人体运动区域的大小、形心、速度三个参数建立跟踪模型.实验结果证明,该方法对人体目标跟踪是快速且有效的,并且有很好的鲁棒性.     

基于梯度方向直方图特征和粒子滤波算法融合的目标跟踪

基于梯度方向直方图特征的运动目标跟踪算法在遇到目标遮挡或运动过快时容易丢失目标,基于粒子滤波跟踪算法虽有较强的抗遮挡能力,但存在着计算量大、实时性差等问题.针对这些情况,提出一种融合的跟踪方法:正常情况下基于目标梯度方向直方图特征跟踪目标,当候选目标相似度小于设定阈值时,自动切换到粒子滤波跟踪算法.实验结果显示本算法有效地解决了目标遮挡或运动过快时的丢失问题,同时减轻了粒子的退化现象,提高了算法的实时性,并在图像对比度较低情况下能较好的跟踪目标.     

基于统计模型的遗传粒子滤波器人体运动跟踪*

提出了一种基于统计模型的遗传粒子滤波器人体运动跟踪算法。引入局域二值模式(LBP)算子提取纹理特征,利用颜色直方图与纹理直方图相似度的加权和表示目标相似度,以有效解决自遮挡对跟踪的影响。利用该统计模型精确表示运动人体轮廓,目标形状可由一可变形状参数确定;采用遗传粒子滤波器作为跟踪算法以提高粒子滤波器的鲁棒性和精度。通过预测更新可变形状参数,再利用统计模型中目标形状与形状可变参数的关系得到图像序列各帧中人体轮廓,有效降低了计算量,从而达到快速而准确的跟踪目的。最后用上述方法进行了实验,验证了该方法的实用性和有效性。     

基于动态贝叶斯网络的多特征目标跟踪

通过将动态贝叶斯网络模型应用到人体目标跟踪中,提出了一种多特征融合跟踪算法。该方法基于动态贝叶斯网络建立状态模型,分别针对形变、遮挡、有干扰三种情况提取运动中人体的颜色和梯度特征,利用粒子滤波方法对颜色特征和梯度特征进行融合。实验表明,提出的多特征跟踪算法能较好地解决复杂环境下的目标跟踪问题,相比传统的利用单一目标特征的跟踪算法具有更好的鲁棒性和准确性。     

一种基于目标先验信息的视觉跟踪算法

针对运动目标跟踪过程中出现的遮挡问题,提出了基于目标先验信息的视觉显著性遮挡目标跟踪算法。在粒子滤波框架下,利用目标先验信息生成视觉显著图,并根据粒子区域颜色特征与目标颜色特征模板之间的相似度来判断遮挡情况。当遮挡发生时,提高特征融合公式中显著性特征的融合权重,从而充分利用目标未被遮挡部分信息来完成跟踪。实验结果表明,利用目标先验信息的目标跟踪算法能显著提升跟踪遮挡目标的鲁棒性。     

几何布局和行为检测相结合的遮挡目标跟踪

提出一种基于本地环境几何结构信息并结合行为识别的粒子滤波器来解决行进中被跟踪目标的遮挡问题。当发生遮挡情况时,先测定目标在环境中的相对位置信息,根据先验知识确定此位置目标的相对高度,进一步确定目标地面着力点的位置坐标;根据着力点的位置确定不同目标分属的相对不同的环境区域;再利用行为识别算法的对不同行为（跑、跳、走等）进行判断;将这些参数结合到粒子滤波器中进行预测跟踪。此时,不同位置区域目标在不同轨道上的粒子权重就会增加,不同特征的行为在运动过程的粒子权重也会增加,从而提高了遮挡情况下目标跟踪的准确率。仿真实验结果表明,该方法具有较好的实用性和研究价值。     

Approximate Bayesian multibody tracking

Visual tracking of multiple targets is a challenging problem, especially when efficiency is an issue. Occlusions, if not properly handled, are a major source of failure. Solutions supporting principled occlusion reasoning have been proposed but are yet unpractical for online applications. This paper presents a new solution which effectively manages the trade-off between reliable modeling and computational efficiency. The hybrid joint-separable (HJS) filter is derived from a joint Bayesian formulation of the problem, and shown to be efficient while optimal in terms of compact belief representation. Computational efficiency is achieved by employing a Markov random field approximation to joint dynamics and an incremental algorithm for posterior update with an appearance likelihood that implements a physically-based model of the occlusion process. A particle filter implementation is proposed which achieves accurate tracking during partial occlusions, while in cases of complete occlusion, tracking hypotheses are bound to estimated occlusion volumes. Experiments show that the proposed algorithm is efficient, robust, and able to resolve long-term occlusions between targets with identical appearance.     

基于粒子滤波的交互式多模型多机动目标跟踪

针对交互式多模型联合概率数据关联滤波算法(IMM-JPDAF)在非线性情况下跟踪精度低,并不适用于非高斯问题的情况,提出了一种基于粒子滤波的交互式多模型多机动目标跟踪算法;将交互式多模型联合概率数据关联(IMM-JPDA)与粒子滤波相结合,在交互式多模型联合概率数据关联的框架下,各模型采用粒子滤波算法处理非线性非高斯问题,避免了噪声的高斯假设和非线性部分的线性化误差。仿真结果表明,IMM-JPDA-PF算法的跟踪性能明显优于IMM-JPDAF算法,能够对杂波环境中的多机动目标进行有效跟踪。     

基于多子块联合估计的相关滤波跟踪

针对遮挡情况下相关滤波算法跟踪精度下降的问题,提出了一种基于多子块联合估计的核相关滤波跟踪方法。首先依据初始帧跟踪框的几何特征对目标自适应分块,并采用KCF方法对各子块独立跟踪得到联合置信图;然后以上帧目标的位置及尺度作为先验信息对搜索区域采样,同时将样本框中置信图的权值密度作为观测值,利用粒子滤波算法实现候选目标的最优估计;最后对置信度较低的子块反向投影至上帧图像进行遮挡检测,防止模板错误更新。定性和定量实验结果表明,该方法与原始KCF算法相比跟踪精度提升约10%,具有良好的抗遮挡性,并对目标尺度变化具有一定的估计能力。     

融合相似性检测的抗遮挡粒子滤波跟踪算法

在粒子滤波跟踪算法运行过程中,由于目标遮挡导致丢失目标,将严重地降低跟踪精度与鲁棒性。为了解决此问题,提出了目标丢失状态判定方法和基于改进序贯相似性检测的目标位置重建方法,当检测到目标丢失时,重启跟踪算法。改进序贯相似性检测使用Bhattacharyya距离代替像素累积误差,更好地适应检测目标发生旋转、形变、缩放等情况。使用OTB-100标准数据集,将该算法和传统粒子滤波跟踪算法、SCM等经典算法比较。实验结果表明,对于含遮挡特性视频序列,本文算法比传统粒子滤波跟踪算法和OTB-100抗遮挡最优算法跟踪成功率分别提高36.6%和3.2%,提升了跟踪过程的稳定性。此外,还将实验结果与最新粒子滤波跟踪研究成果作对比分析。     

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。     

Robust tracking with adaptive appearance learning and occlusion detection

It is still challenging to design a robust and efficient tracking algorithm in complex scenes. We propose a new object tracking algorithm with adaptive appearance learning and occlusion detection in an efficient self-tuning particle filter framework. The appearance of an object is modeled with a set of weighted and ordered submanifolds, which can guarantee the adaptability when there is fast illumination or pose change. To overcome the occlusion problem, we use the reconstruction error data of the appearance model to extract occlusion region by graph cuts. And the tracking result is improved with feedback of occlusion detection. The motion model is also integrated with adaptability to overcome the abrupt motion problem. To improve the efficiency of particle filter, the number of samples is tuned with respect to the scene conditions. Experimental results demonstrate that our algorithm can achieve great robustness, high accuracy and good efficiency in challenging scenes.     

基于活动基模型的非刚体目标跟踪算法研究

近年来,非刚体目标跟踪技术作为视频目标跟踪中的一个难点受到了广泛关注。为了精确跟踪非刚体目标,克服跟踪过程中目标形状变化和遮挡带来的困难,提出一种基于活动基模型的非刚体目标跟踪算法。首先采用共享草图算法从目标训练样本集中学习得到目标的活动基模型,然后把活动基模型嵌入粒子滤波观测模型中。在对金鱼与企鹅序列跟踪的实验结果表明,与现有算法相比,该算法在非刚体目标形状变化以及存在遮挡的情况下,具有更好的跟踪性能。     

面向服务机器人的多行人检测与跟踪

服务机器人在给人提供帮助,带来生活便利的同时,需要检测并跟踪行人.然而,环境复杂,多个行人之间存在遮挡等问题,给行人的检测与跟踪带来了挑战.在行人检测方面,本文提出了最近邻方法融合激光人腿检测和Kinect人体检测的结果,有效改善了行人检测的精度和完整性.针对多行人跟踪,本文提出了一种改进的粒子滤波算法对行人的位置和速度进行了估计,克服了传统粒子滤波算法计算量大,重采样阶段粒子贫化的缺点.最后,在实际场景中采用改造的turtlebot机器人进行了测试,并进行了计算机可视化,实验结果证明本文提出的方法具有很好的准确性,实时性和鲁棒性.     

结合尺度估计MST和粒子滤波的视频目标跟踪

在视频序列的实时目标跟踪中,针对经典均值漂移跟踪（MST）方法不能应对遮挡、尺度变化等问题,提出一种结合MST、自学习尺度探测器和粒子滤波的跟踪方法。采用MST算法在视频帧中跟踪目标,当目标收敛到局部最小值时重新初始化目标。提出一种基于在线学习的探测器,用来自适应更新MST的目标模型,使其能够自动调整目标尺度。另外,当出现完全遮挡时,启动粒子滤波器,通过概率计算来估计目标位置,使MST能够在目标离开遮挡时恢复跟踪。在通用数据集PETS视频序列上的实验结果表明,相比其他几种较新的MST方法,提出的方法具有更高的跟踪准确性,可以应用于实时检测和目标跟踪等应用中。