多特征融合的优化粒子滤波红外目标跟踪

针对粒子滤波重采样中粒子贫化问题,采用了权值选择的优化方法,对每个粒子的权值进行排序,选取其中权值较大的粒子参与跟踪估计,使权值较小的粒子有机会参与下一状态的估计,保证参与状态估计的大部分粒子具有多样性,有效克服粒子贫化现象。为了进一步提高跟踪性能,根据红外目标成像特点,融合目标梯度特征和灰度特征建立观测模型,并根据置信度实时调整每个特征对跟踪结果的影响,且自适应更新模板。经仿真验证,红外目标在复杂背景或遇到遮挡情况下,该算法能够精确鲁棒地跟踪目标。     

抗遮挡与尺度自适应的改进KCF跟踪算法

核相关滤波(kernel correlation filter,KCF)目标跟踪算法在目标发生尺度变化或受长时间遮挡时无法实现准确跟踪.对此,提出一种融合窗口滤波的抗遮挡尺度自适应的目标跟踪算法.首先,利用快速尺度估计对跟踪目标进行尺度变换;然后,当检测到目标受到遮挡时停止对分类器模型的更新,融合加权窗口滤波器对目标位置进行预测,并利用预测信息修正目标跟踪区域;最后,将所提出算法移植到DJI Guidance视觉平台上并为其设计跟踪实验.实验结果表明,该算法能够有效解决目标尺度变化与目标受遮挡等跟踪问题.     

基于改进MeanShift的目标跟踪算法

针对传统Meanshift算法在某些干扰或遮挡情况下不能保证跟踪的准确性,以及目标模型内的背景像素也会造成定位偏差的问题,提出一种基于MeanShift的改进算法。首先对目标模型进行改进,通过目标与背景的区分度引入权系数,在目标模型中进行加权处理,可达到降低目标模型内背景像素对跟踪定位精度的影响。然后,将跟踪窗进行分块,对各子块使用改进目标模型的Meanshift算法进行跟踪。最后,用匹配度最大的两个子块加权决定目标的最终位置,从而在目标发生遮挡时能有效剔除被遮挡子块对目标定位的影响。实验表明,在复杂背景下,新算法仍然可以有效、准确地跟踪运动目标。     

引入特征重检的抗遮挡目标跟踪方法研究

针对视觉目标跟踪的遮挡问题,在TLD算法的基础上,引入特征重检环节,解决发生遮挡时因目标外观相似、背景聚类造成错判,提出了一种基于特征重检的抗遮挡目标跟踪研究方法(TLD-D),采用跟踪、检测、学习、再检测的策略。跟踪与检测相结合,对锁定的目标进行学习,获取目标最新的外观特征;当发生遮挡时,则启用特征重检环节,提取遮挡过程的"开始发生遮挡"和"遮挡结束"两个关键帧,然后在特征重检环节选用SIFT特征进行双向匹配标定目标,确保重新标定的目标为原被遮挡的跟踪目标,即"再检测"。OTB基准集上实验结果表明,与TLD算法、同类TLD改进算法以及其他经典跟踪算法相比较,TLD-D算法抗遮挡能力更强,鲁棒性更强,能够对目标长时间稳定跟踪。     

一种抗粉尘遮挡的卸料孔检测方法

为解决粉镀锌卸料时卸料孔被锌粉遮挡,单一模型目标检测网络或方法无法很好地识别问题,提出一种专门的、融合多种特征模型的检测方法来辅助卸料.首先,用深度可分离卷积代替Tiny-YOLOv3(you only look once version 3)中的传统卷积,并调整损失函数,适应新的训练;接着,用像素统计判断目标区域遮挡情况,运用轨迹特征和形态特征模型对当前帧进行预测;最后,遵循模型融合规则,用预测结果对目标检测网络结果进行优化.实验结果表明在卸料孔长时间遮挡严重情况下,改进后的融合模型表现最好,总体AP(average prediction)达到99.38％,AIOU(average intersection over union)达到88.74％,同时满足实时检测要求,有效解决了粉尘强遮挡条件下工装卸料孔动态检测问题.     

基于Kinect的人体姿态估计优化和动画生成

为了生成更准确流畅的虚拟人动画,采用Kinect设备捕获三维人体姿态数据的同时,使用单目人体三维姿态估计算法对Kinect的彩色信息进行骨骼点数据推理,从而实时优化人体姿态估计效果,并驱动虚拟人物模型生成动画。首先,提出了一种时空优化的骨骼点数据处理方法,以提高单目估计人体三维姿态的稳定性;其次,提出了一种Kinect和遮挡鲁棒姿势图（ORPM）算法融合的人体姿态估计方法来解决Kinect的遮挡问题;最后,研制了基于四元数向量插值和逆向运动学约束的虚拟人动画系统,其能够进行运动仿真和实时动画生成。与仅利用Kinect捕获人体运动来生成动画的方法相比,所提方法的人体姿态估计数据鲁棒性更强,具备一定的防遮挡能力,而与基于ORPM算法的动画生成方法相比,所提方法生成的动画在帧率上提高了两倍,效果更真实流畅。     

3D遮挡模型引导的光场图像深度获取

目的 光场相机可以通过单次曝光同时从多个视角采样单个场景,在深度估计领域具有独特优势。消除遮挡的影响是光场深度估计的难点之一。现有方法基于2D场景模型检测各视角遮挡状态,但是遮挡取决于所采样场景的3D立体模型,仅利用2D模型无法精确检测,不精确的遮挡检测结果将降低后续深度估计精度。针对这一问题,提出了3D遮挡模型引导的光场图像深度获取方法。方法 向2D模型中的不同物体之间添加前后景关系和深度差信息,得到场景的立体模型,之后在立体模型中根据光线的传输路径推断所有视角的遮挡情况并记录在遮挡图（occlusion map）中。在遮挡图引导下,在遮挡和非遮挡区域分别使用不同成本量进行深度估计。在遮挡区域,通过遮挡图屏蔽被遮挡视角,基于剩余视角的成像一致性计算深度;在非遮挡区域,根据该区域深度连续特性设计了新型离焦网格匹配成本量,相比传统成本量,该成本量能够感知更广范围的色彩纹理,以此估计更平滑的深度图。为了进一步提升深度估计的精度,根据遮挡检测和深度估计的依赖关系设计了基于最大期望（exception maximization,EM）算法的联合优化框架,在该框架下,遮挡图和深度图通过互相引导的方式相继提升彼此精度。结果 实验结果表明,本文方法在大部分实验场景中,对于单遮挡、多遮挡和低对比度遮挡在遮挡检测和深度估计方面均能达到最优结果。均方误差（mean square error,MSE）对比次优结果平均降低约19.75%。结论 针对遮挡场景的深度估计,通过理论分析和实验验证,表明3D遮挡模型相比传统2D遮挡模型在遮挡检测方面具有一定优越性,本文方法更适用于复杂遮挡场景的深度估计。     

基于颜色块重检的自适应抗遮挡目标跟踪算法

为了解决目标跟踪过程中目标遇到遮挡物容易跟丢的问题,提出了基于颜色块重检的自适应抗遮挡目标跟踪算法。通过计算获取初始帧目标的颜色块,当发生遮挡时基于该颜色块信息对丢失帧进行颜色分割、形态学处理得到候选颜色块,并对候选颜色块进行匹配和定位,最终定位到实际目标。相比于LCT+的支持向量机检测器,基于颜色块的自适应目标重检测实现了对全局图像的目标重检测,有效避免了目标丢失的情况。在OTB50和OTB100上对所提算法的跟踪性能进行了评估,结果表明相比于LCT+和其他的主流跟踪算法,所提算法具有较好的抗遮挡性能。     

精子多目标跟踪的抗遮挡算法的研究与实现

为解决计算机辅助精液分析(CASA)系统中原版精子多目标跟踪算法在精子被白细胞或其它精子遮挡时,会产生检测失败和跟踪错误等问题,提出一种改进的抗遮挡算法。根据精子目标的面积和形态特征,判定遮挡的类型和发生期间,利用Kalman滤波对白细胞遮挡的精子进行虚拟定位跟踪,对精子互相遮挡的目标保持特征信息跟踪,在遮挡结束时重新匹配找回目标。实验结果表明,改进的算法能够成功跟踪到遮挡情况下的精子目标运动轨迹,提高了精子多目标跟踪算法的准确性和鲁棒性。     

遮挡环境下采用分层局部敏感直方图的实时目标跟踪

针对局部敏感直方图跟踪算法中缺乏抗遮挡处理机制,在目标被长时间大面积遮挡时易丢失目标的问题,提出了一种基于分层局部敏感直方图特征的实时跟踪算法。该算法将目标模板分为多个顶层区域,分别判断每个顶层区域是否被遮挡,停止被遮挡区域的模板更新。在更新过程中,针对各顶层区域的置信度不同采用不同的更新速度,使环境变化时算法仍保持良好的抗遮挡性能。对视频的测试结果表明:本方法在目标大小为60pixel×60pixel时平均帧速为30帧/s,满足实时性要求。与局部敏感直方图跟踪算法相比,本算法具有更好的抗长时间遮挡和光照变化的性能。