无人机场景下尺度自适应的车辆跟踪算法

为解决传统相关滤波算法对无人机(UAV)拍摄视频中的车辆进行跟踪时,因目标车辆尺度变化而产生模型漂移的问题,提出了一种改进的尺度自适应的车辆跟踪算法.该算法基于核相关滤波,通过构建区分尺度的空间跟踪器,即利用两个滤波器分别对目标车辆的位置进行定位,对目标车辆的尺度进行估计,以此来快速确定目标相关信息,实现对目标车辆尺度的自适应.此外为解决目标车辆因快速形变而导致跟踪效果不佳的问题,还加入了对形变不太敏感的颜色特征,增加滤波器的鲁棒性,采用统计颜色特征方法,不受模板类特征限制.该改进算法在经过OTB和UAV数据集中28段车辆相关的视频序列测试后,平均距离精度为80.8％,平均成功率为82.7％,FPS达到了58.24.实验表明该算法可以提高在无人机场景下对车辆的检测跟踪效果,能够有效解决目标车辆因尺度变化和快速形变产生的问题,相比于其他核相关滤波算法有着更优秀的跟踪精度和实时性.     

基于深度估计和特征融合的尺度自适应目标跟踪算法

针对核相关滤波目标跟踪算法(KCF)使用单特征来描述所跟踪的目标,在复杂环境下,目标尺 度发生较大变化时,无法准确跟踪目标的问题,提出基于深度估计和特征融合的尺度自适应目标跟踪算法。首 先利用深度神经网络估计视频序列中目标的深度,建立并训练深度-尺度估计模型;在跟踪过程中,融合目标 方向梯度直方图(HOG)特征和 CN (Color Name)特征训练相关滤波器,利用深度估计网络得到目标深度值,并 利用深度-尺度估计模型得到目标的尺度值,从而在目标尺度发生变化时,能够调整目标框大小,实现尺度自 适应的目标跟踪算法。实验结果表明,与经典的 KCF 算法相比,可获得更高的精度,与尺度自适应的判别型 尺度空间跟踪(DSST)算法相比,在尺度变化较大时,跟踪速度更快;在环境复杂、目标被遮挡时,鲁棒性更好。     

基于相关滤波的颜色及尺度自适应运动目标跟踪算法

针对相关滤波目标跟踪算法难以适应目标形变、遮挡等复杂场景变化的问题,提出一种颜色及尺度自适应的目标跟踪算法,将颜色空间和尺度自适应运用到跟踪框架中,对视频序列的颜色空间进行分析,然后选取最优跟踪算法通过尺度自适应的方式对目标进行跟踪。选取公开测试集中13段挑战性视频序列与多个前沿运动目标跟踪算法进行对比实验,结果表明:相对于次优的尺度空间跟踪(DSST)算法,平均跟踪精度提高8. 48%,平均重叠精度提高14. 46%,平均中心位置误差减少13. 31像素。在目标发生尺度变化和遮挡等情况下,该算法仍然能够高效地准确跟踪。     

煤矿井下视频多目标轨迹跟踪算法研究

为了提高煤矿井下监控视频的目标识别准确率,对运动目标进行有效跟踪,将小波变换和背景差分法相结合,对Camshift算法进行改进,提出了适用于煤矿井下视频多目标轨迹跟踪算法。首先采用小波三层变换对视频图像进行去噪处理,得到低频图像。然后再进行背景差分运算,检测出运动目标。最后采用Camshift算法对运动目标进行跟踪处理。实验结果表明,改进的Camshift算法减少了原始Camshift算法在初始候选目标时的随机性,提高了目标检测和跟踪的准确率,为煤矿的安全生产提供了保证。     

融合图像显著性与特征点匹配的形变目标跟踪

目的 针对目标在跟踪过程中出现剧烈形变,特别是剧烈尺度变化的而导致跟踪失败情况,提出融合图像显著性与特征点匹配的目标跟踪算法。方法 首先利用改进的BRISK（binary robust invariant scalable keypoints）特征点检测算法,对视频序列中的初始帧提取特征点,确定跟踪算法中的目标模板和目标模板特征点集合;接着对当前帧进行特征点检测,并与目标模板特征点集合利用FLANN（fast approximate nearest neighbor search library）方法进行匹配得到匹配特征点子集;然后融合匹配特征点和光流特征点确定可靠特征点集;再后基于可靠特征点集和目标模板特征点集计算单应性变换矩阵粗确定目标跟踪框,继而基于LC（local contrast）图像显著性精确定目标跟踪框;最后融合图像显著性和可靠特征点自适应确定目标跟踪框。当连续三帧目标发生剧烈形变时,更新目标模板和目标模板特征点集。结果 为了验证算法性能,在OTB2013数据集中挑选出具有形变特性的8个视频序列,共2214帧图像作为实验数据集。在重合度实验中,本文算法能够达到0.567 1的平均重合度,优于当前先进的跟踪算法;在重合度成功率实验中,本文算法也比当前先进的跟踪算法具有更好的跟踪效果。最后利用Vega Prime仿真了无人机快速抵近飞行下目标出现剧烈形变的航拍视频序列,序列中目标的最大形变量超过14,帧间最大形变量达到1.72,实验表明本文算法在该视频序列上具有更好的跟踪效果。本文算法具有较好的实时性,平均帧率48.6帧/s。结论 本文算法能够实时准确的跟踪剧烈形变的目标,特别是剧烈尺度变化的目标。     

基于尺度自适应均值偏移优化的TLD跟踪算法

为解决目标在形变、遮挡和快速运动时所导致的跟踪失败,在经典TLD算法的框架下,使用尺度自适应均值偏移算法重新设计跟踪器,提出了MS-TLD算法.通过引入颜色直方图特征和尺度自适应,跟踪器能准确跟踪形变和快速运动的目标.设计跟踪-检测反馈机制,通过跟踪器和检测器相互校正,使新算法在目标被遮挡时具有很好的跟踪鲁棒性.采用TB-50标准测试集进行了实验验证与评测,结果表明所提出算法有效克服了由于目标形变、遮挡和快速运动以及背景干扰所导致的跟踪失败,比TLD等4种经典算法具有更好的跟踪准确性和鲁棒性.     

光照和尺度自适应的Mean Shift人脸跟踪算法

针对原始Mean Shift算法易受光照强度影响及跟踪窗口不随目标尺度自适应变化的问题,提出了一种光照和尺度自适应的Mean Shift人脸跟踪算法。该算法将颜色特征与光照不变性特征局部二值模式结合起来共同表征人脸,增强了复杂背景下目标的跟踪性能,利用矩特征和巴氏系数估计目标的真实尺度,提高了人脸发生较大形变时的适应能力。实验结果表明,提出的算法比传统的基于颜色直方图的Mean Shift算法具有更准确的跟踪结果。     

融入深度特征的多模板相关滤波跟踪算法

针对现实场景中跟踪算法因背景杂乱、遮挡、尺度变化、目标形变等情况易导致跟踪失败的问题,提出融入深度特征的多模板相关滤波跟踪算法.首先对图像或图像区域分别提取深度特征和Color Name特征,经过核相关滤波器学习得到不同的模板;然后采用核相关滤波跟踪算法获得2个特征下的响应集合,并对所得到的集合进行加权融合得到最终的目标位置;最后使用贝叶斯统计通过最大化后验的方式估计最佳目标尺度,同时更新核相关滤波器参数,以实现自适应尺度的目标跟踪.在OTB2013和OTB2015这2个基准数据库上进行实验,并与当前6种优秀的算法进行比较,结果表明该算法性能最优,在2个数据集上的成功率OP(AUE)较KCF算法分别提升10.7%和12.4%.     

基于云边协同的充电设施协调控制系统设计

随着大规模充电设施的接入及其相关分析计算的日益精细化,原有的监控系统无法适应相应的大规模数据处理需求,因此本文提出基于云边协同的充电设施协调控制系统,结合云边协同特点和充电设施控制需求,构建了云端、边缘、充电设施聚合网关功能定位及交互模型,云端对边缘、聚合网关进行统一管理,接收采集信息并对控制系统分析计算服务进行管控和调度,边缘对分布式充电设施进行数据采集和实时控制;云边系统通过Docker容器技术实现服务器资源进行管理,并提出了基于最小变化率的容器部署调度算法实现服务器负载均衡以及资源的高效利用;所提系统实现了大数据通信压力下资源的有效分配,满足电力系统数据采集和多时间尺度控制的需求。最后给出所提系统的应用效果,进一步通过实例验证了Docker容器及其部署调度算法在资源管理方面的适应性和高效性。     

基于云边协同的车间能源管理系统

本文提出了基于云边协同的能源管理系统。此系统面向车间生产制造过程,可以实现各类能源信息连接、互通,可以打破信息隔离,帮助管理者监控能源消耗情况、分析能源使用特征,从而更好地实现“双碳达标”的目标。此系统采用云边协同架构,分为边缘端和云端两部分：边缘端使用自研的边缘控制器组成集群,云端搭建边缘云（私有云）平台;同时,此系统按照功能划分为三层：采集层、分析层、应用层。最后,此系统方案在中国航空制造技术研究院的生产现场进行了应用验证。结果表明,该架构能够降低能源设备接入和管理难度,能够提升数据处理速度和应用响应速度,能够减轻网络传输的负担和边缘存储的压力。通过应用本能源管理系统,提高了车间能源利用率,减少了资源浪费,保证了生产用能安全。     

自适应尺度的上下文感知相关滤波跟踪算法

为了解决目标跟踪中常见的尺度变换、相似目标、背景嘈杂等问题,提出了自适应尺度的上下文感知相关滤波跟踪算法。针对以上问题,在相关滤波跟踪算法的基础上将目标周围的上下文信息作为硬负样本引入分类器中学习,强化分类器的判别能力;通过尺度池在线学习判别式尺度滤波器,在目标位置估计最佳目标尺寸;通过图像帧差均值来评估目标状态并自适应调整模型更新的学习率。实验结果表明提出的算法在快速运动、目标形变等场景下鲁棒性较好。     

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Adaboost和码本模型的手扶电梯出入口视频监控方法

针对传统视频监控方法无法对密集前景目标进行准确分割的问题,提出一种基于Adaboost和码本模型的多目标视频监控方法。首先,通过训练得到Adaboost人头分类器,利用码本算法为垂直拍摄的手扶电梯出入口图像建立背景模型,提取前景图像对其进行人头检测和跟踪;之后,剔除行人目标得到物件目标,对物件目标进行跟踪;最后,根据行人和物件的运动特征进行监控。对12段出入口视频序列的实验结果表明,监控方法能够准确稳定地跟踪行人和物件,完成逆行检测、客流统计、行人拥堵和物件滞留等监控任务,处理速度达到36帧/秒,目标跟踪准确率达到94%以上,行为监控准确率达到95.8%,满足智能视频监控系统鲁棒性、实时性和准确性的要求。     

利用快速傅里叶变换的目标尺度自适应回归跟踪

目的 视频跟踪中,跟踪背景复杂及目标表观变化是导致跟踪失败的主要原因.回归跟踪算法利用目标的表观信息建立回归模型进行跟踪,然而该算法的跟踪效率较低;基于循环结构的检测跟踪方法能有效利用循环结构提高跟踪效率,但该算法不能跟踪尺度变化的目标.为解决上述问题,本文提出一种基于快速傅里叶变换的尺度自适应回归跟踪算法,方法 首先利用快速傅里叶变换建立目标的核岭回归模型并搜索得到目标的中心位置,然后计算候选目标区域像素点的权重分布图,从而估计出目标的最佳尺度.结果 进行6组实验,与当前常见算法(CBWH、IVT、DFT、DSST、增量试探法)相比,本文算法不仅能较好地适应背景、目标尺度及姿态的变化,而且平均每帧运行时间短(毫秒级).结论 本文提出一种基于快速傅里叶变换的尺度自适应回归跟踪算法,算法对背景、尺度及姿态变化的目标跟踪具有较强的鲁棒性和很好的跟踪效率.     

基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型

针对流程工业生产过程中因工序间相互耦合、工艺数据量庞大且处理时延高而导致的工艺参数优化实时性难以保证的问题,提出一种基于端边云协同和MIRF_WPSO的流程工艺参数自适应实时优化模型.首先,基于边缘计算技术搭建多源异构流程工艺参数端边云协同实时优化架构;其次,构建基于互信息随机森林MIRF和自适应惯性权重粒子群WPSO的工艺参数优化算法MIRF_WPSO,并将MIRF_WPSO算法部署在边缘端以实现工艺参数的实时优化,同时通过在云端部署自更新机制来实现边缘端算法模型的自感知更新,从而形成集算法训练-更新-调用的端边云高效协同自动化闭环网络;最后,搭建实验平台,实验结果表明,“端-边-云”协同模式可以有效缓解云端计算压力,能够实时、高效地对流程工艺参数进行自优化调控,将质量指标平均标偏从1.86%降到1.25%,优化速度提高11.4%,为流程工业生产过程智能化进一步发展提供新的思路.     

5G+MEC在家电业机器视觉检测系统中的应用

为了解决家电业依赖人工进行外观质量检测的长期痛点,将5G+MEC的机器视觉关键技术进行创新应用,构建了智能化产品表面质量检测系统。检测系统以云边协同模式运营,支持图片和视频的边缘端推理,云端算法终端下载部署,支持异构计算,实时性高。系统基于决策分析工具、人工智能、大数据分析等技术对采集的数据进行综合管理及应用。同时,关联企业MES、SCADA、WMS等系统,集成生产端数据、物料数据、市场追踪反馈数据,实现产品全生命周期的数据互联及质量追溯。     

基于自适应跟踪窗尺度的人脸探测

作为一种有效的迭代算法,Mean-shift具有良好的特性,在目标跟踪、图像平滑和其他计算机视觉领域得到了广泛应用。鉴于标准Mean-shift算法缺乏尺度自适应机制,而Camshift算法每次探测前需要人工选定人脸区域样本才能进行准确的探测,提出了一种用于视频中人脸探测的自适应跟踪窗算法。该算法在跟踪框内采用光照补偿和肤色分割来校正跟踪窗尺度和位置。实验表明,该算法不但具有良好的实时性,而且能较好地减少传统算法中的定位误差,更加准确地探测出视频中的人脸。     

基于KCF和SIFT特征的抗遮挡目标跟踪算法

为了解决KCF目标跟踪中由于目标遮挡和目标尺度的变化造成跟踪目标丢失的问题,对核相关滤波器(KCF)目标跟踪的框架进行了研究,提出了一种基于KCF和SIFT特征的抗遮挡目标跟踪算法,引入了一种目标跟踪丢失后重新搜索定位目标的策略。利用尺度金字塔估计出目标的尺度,实现跟踪框自适应目标尺度大小,通过核相关滤波器(KCF)跟踪算法对目标进行跟踪。跟踪过程中对目标遮挡情况进行判断,当目标遮挡时,对当前帧跟踪框内的目标提取SIFT特征,生成模板特征。提取下一帧视频图像的SIFT特征并与模板特征进行匹配,框出与模板特征相匹配的目标,对目标继续进行跟踪。通过TB数据库标准视频序列和实际环境拍摄的视频序列进行测试。实验结果表明,跟踪框能适应目标的大小,在目标发生遮挡的情况下,能够重新找到目标并进行准确跟踪。     

尺度自适应的核相关滤波跟踪器

为了解决核相关滤波（KCF）跟踪器中目标尺度固定的问题,提出了一种尺度自适应的跟踪方法。首先利用Lucas-Kanade光流法跟踪相邻视频帧之间特征点的运动,引入前向后向跟踪方法保留可信特征点;其次将可信点用于尺度变化估计;然后将尺度估计应用到可调高斯窗上;最后运用前向后向跟踪算法来判断目标是否处于被遮挡状态,修改了模板更新策略。解决了核跟踪滤波器中目标尺度固定的限制,使得跟踪器更具鲁棒性与准确性。在目标跟踪视频集上测试算法效果。实验结果表明,所提算法在成功率图与精确度图排名上均优于原KCF、TLD、Struck算法。与原方法相比,改进后的方法能更好地适用于有尺度变化与遮挡的跟踪。     

尺度感知的分块协同式相关滤波跟踪算法

基于分块的相关滤波跟踪算法在处理目标尺度变化和遮挡问题时,对局部子块跟踪状态的评估及局部子块与尺度变化的关系刻画不够准确.针对此问题,文中提出尺度感知的分块协同式相关滤波跟踪算法.首先提出结合时序平滑约束的局部子块遮挡判别方法,改进现有算法的评分策略.设计子块协同运动策略,使被遮挡或形变的子块跟随未被遮挡的子块趋向正确的位置.同时发现跟踪过程中子块聚散变化的分布位置与目标尺度之间的比例关系,实现对目标尺度变化的感知和大小估计.实验表明,文中算法性能较优.