基于改进的粒子滤波算法的目标跟踪

将均值漂移算法与粒子滤波有效结合,通过比较粒子的权重,对粒子进行重采样,剔除大量的权重小的粒子,再加入均值漂移算法对粒子进行聚类,使用很少的粒子就能完全描述目标的状态信息,克服了粒子滤波计算量大的缺点,在实时监控中大大提高了跟踪效率。实验证明,该算法具有较好的实时性、鲁棒性和准确性。     

一种基于改进粒子滤波的运动目标跟踪

基于传统粒子滤波的运动目标跟踪方法中存在重要密度函数选择困难、缺乏通用性、重采样设计难度大、粒子退化现象难以有效解决等问题。因此提出了一种改进的粒子滤波运动目标跟踪方法,该方法采用人工鱼群算法改进重要密度函数,通过粒子间的不断交互及协调行为,使其状态接近后验分布,从而提高重要密度函数的通用性。在此基础上,结合人工免疫算法的免疫算子改进重采样,平衡粒子群的收敛性和多样性,抑制早熟现象。实验结果表明,与传统粒子滤波算法相比,该方法通过参数调节,提高了运动目标跟踪的准确性和抗干扰能力,并能有效地抑制粒子退化现象。     

粒子滤波目标跟踪算法综述

随着人工智能科学的发展,目标跟踪成为中外学者研究的热点,近年来很多目标跟踪算法相继被提出,其中,经典的卡尔曼滤波算法常被用于目标跟踪领域。然而,在实际情况中,目标跟踪过程常涉及到非线性非高斯问题,由于粒子滤波算法在非线性非高斯系统中有较好的性能,因此将其引入目标跟踪研究领域。针对粒子滤波算法存在的跟踪精度差、实时性不高等问题,近年来国内外学者提出很多改进方法。从特征融合、算法融合和自适应粒子滤波三个方面介绍了相关改进方法的基本思想,展望了粒子滤波算法在目标跟踪领域的发展方向。     

基于目标跟踪的粒子滤波重采样算法研究

传统粒子滤波（PF）中,重采样步骤里存在着粒子的＂平均化＂现象,导致粒子本身概率大小的因素被忽略,没有充分利用粒子集所包含的信息。通过改进抛弃小权值粒子的原则,以及充分利用粒子权值大小所代表的意义来进行粒子复制的两点进行算法改进,采用一维非线性目标跟踪模型和新的二维动态跟踪模型分别研究改进PF算法对于平均RMSE的影响。通过仿真,证明了改进后的算法可以显著降低变量的平均RMSE,特别是在二位动态跟踪模型中,使位置坐标和速度两种变量的平均均方根误差（RMSE）都有所改善,从而提高了滤波性能。     

基于MCMC的改进粒子滤波算法

针对传统粒子滤波算法建议分布函数的选取问题和粒子退化现象,提出一种基于马尔可夫蒙特卡洛思想的改进粒子滤波算法.使用基于比例对称采样方法选取Sigma点的无迹卡尔曼滤波,产生粒子滤波并建议分布函数;将似然分布自适应权值调整策略应用于权值选取步骤;采用系统重采样方法,加入了用来保持粒子多样性的马尔科夫链蒙特卡洛步骤.仿真结果表明,该算法的估计状态能够更好地吻合真实轨迹,在非线性、非高斯场合的估计性能较优.     

改进粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法

针对粒子滤波(PF)重采样后造成的粒子枯竭现象的问题,提出了一种基于改进重采样的粒子滤波无线传感器网络目标跟踪算法.该算法避免了残差重采样算法中的残留粒子重采样问题,减少了计算时间;通过产生新的粒子,增加了粒子的多样性,从而改善了粒子枯竭现象.仿真实验结果表明:改进重采样的粒子滤波算法提高了目标跟踪精度,降低了跟踪误差.     

一种基于改进重采样的粒子滤波算法

针对传统粒子滤波算法中存在的样本贫化问题,提出一种基于改进重采样的粒子滤波算法。为了验证算法的有效性,对机动目标跟踪和分时恒值估计两类问题进行了仿真。结果表明,所提出的算法能够解决样本贫化问题,且具有较小的估计误差和较短的运算耗时。     

自适应粒子滤波在人体跟踪过程中的应用

人体运动跟踪技术近年来在图像处理与计算机视觉领域引起很多关注,在当前一些重要研究和应用领域有着广泛的需求。在以往跟踪方法的基础上提出了基于决策规则的自适应粒子滤波的无标记运动目标跟踪方法。利用一个带外观模板的人体关节模型,通过学习得到运动模型及基于关节模型的相似性计算,巧妙地利用自适应粒子滤波对运动目标进行实时跟踪,使得在粒子滤波过程中,可以根据实际滤波情况在线调节粒子数。实验表明,提出的算法鲁棒性好,跟踪速度比基于传统粒子滤波的快。     

结合部件分割和粒子滤波的3D人体运动跟踪

尽管随机采样降低了陷入局部极值的风险,但不能保证收敛到全局最优.为此提出了一个将人体部件分割算法嵌入到粒子滤波框架的人体运动跟踪系统.首先使用Condensation算法传播并评估粒子,然后利用基于期望最大化的部件分割算法迭代更新粒子.在迭代过程中,从采样粒子推导的姿态用于部件分割,分割结果用于确定粒子分布,使粒子逐渐接近高似然区域,从而提高找到全局最优的概率并降低采样粒子数.在HumanEva-Ⅱ数据库上的测试结果表明了文中系统的有效性,且对比实验结果也优于Condensation算法和退火粒子滤波.     

基于几何主动轮廓模型的粒子滤波跟踪算法

标准粒子滤波(SPF)是解决非线性、非高斯模型系统跟踪问题的典型方法,然而粒子更新过程严格依赖于参数的选取,且不能处理曲线拓扑结构的变化。鉴于此,提出基于几何主动轮廓模型的粒子滤波(PF)算法。利用水平集技术处理轮廓曲线拓扑结构变化,改进重采样技术,增加粒子多样性。实验结果表明,该算法是有效可行的,并提高了非线性系统状态的估计精度,具有更强的适应性。     

基于Beowulf机群中改进粒子滤波的3D人体运动跟踪

针对标准的粒子滤波算法在视频三维人体运动跟踪中存在的计算量巨大、粒子退化、跟踪失效而无法同时满足跟踪精度和跟踪实时性要求的问题,提出了基于Beowulf机群中改进的粒子滤波新算法。新算法通过三维人体模型参数的自动初始化、粒子数目和模板的调整来实现跟踪失效的自动恢复,基于任务动态分配策略、低开销通信策略设计的Beowulf机群中的迁移式粒子滤波并行算法克服了粒子退化问题和提高了计算速度。实验结果显示：新方法有效地减轻了粒子退化和跟踪失效问题,降低了计算时间,提高了跟踪精度,能够同时满足三维人体运动跟踪精度和实时性的要求。     

双目视觉下三维人体运动跟踪算法*

由于人体运动的复杂性,人体运动轨迹的快速改变和人体自遮挡现象经常发生,这给人体运动跟踪带来了很大的困难。针对此问题提出了一种基于三维Kalman滤波器和人体约束的人体运动跟踪算法。该算法首先利用外极线约束和灰度互相关法对二维标记点进行立体匹配,计算各个标记点的三维位置,从而构建得到三维标记点;然后利用三维Kalman滤波器对三维标记点进行跟踪;最后利用人体约束检验和修正跟踪结果。实验结果表明,该算法能有效地对复杂人体动作进行跟踪并能从跟踪错误中正确恢复。     

Monocular human motion tracking

Human motion tracking from monocular image sequences has been explored widely. However, a framework that addresses the variety of sensing conditions is lacking. In this paper, we present a simple, efficient, and robust method for recovering plausible 3D motion from a video without knowledge of the cameras parameters. Our method transforms the motion capture problem into a convex problem and employs a hierarchical geometrical solver for the minimization. This algorithm was applied to numerous synthetic and real image sequences with very encouraging results. Specifically, our results indicate that it can handle challenges posed by variation of lighting, partial self-occlusion, and rapid motion.Published online: 21 October 2004     

基于改进Snake模型的人体运动跟踪算法

提出一种改进Snake模型与光流估计相结合的人体运动自动实时跟踪算法.利用角点检测得到接近人体真实轮廓的初始轮廓,减少了迭代次数,降低了Snake模型收敛到局部极值的概率;同时针对Snake模型跟踪不够稳定、容易出现跟踪丢失问题,结合KLT光流法,选取当前帧所得到的轮廓点中的强特征点进行光流估计,将估计结果作为下一帧Snake的初始轮廓,有效地解决了这一难题.实验结果表明改进Snake模型可使初始轮廓形变到人体真实轮廓,同时实现了视频序列中自动、实时的人体跟踪.     

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。     

基于粒子滤波的人脸跟踪算法

人物跟踪技术是目前智能监控系统的核心方法之一,针对人脸运动的非线性非高斯的特点,引入粒子滤波算法来进行运动预测估计,抵抗遮挡干扰。同时,根据人脸结构特点,提出了一种分块颜色直方图,用以描述人脸的特征。并且根据预测精度对预测过程中目标运动速度和过程噪声方差进行自适应更新。实验结果表明,在人脸的旋转,肤色和部分遮挡影响下跟踪精度较高,抵抗光照环境变化,以及人脸大小变化等的鲁棒性较强。     

一种改进的基于Camshift的粒子滤波实时目标跟踪算法

为了能够快速和准确地跟踪运动目标,提出了一种改进的基于Camshift的粒子滤波算法。在粒子滤波框架下,首先对传统目标模型进行改进,提出一种新的融合目标颜色信息和运动信息的模型,以增强目标跟踪的稳健性和准确性;同时为了提高跟踪的效率,将一种改进的Camshift算法嵌入到粒子滤波中,用来重新分配随机粒子样本,使之向目标状态的最大后验概率密度方向移动。实验结果表明,与传统的粒子滤波算法或Camshift算法相比,该方法能有效处理目标快速运动或背景存在强干扰等情况,实现对目标快速和稳健的跟踪。     

Action-specific motion prior for efficient Bayesian 3D human body tracking

In this paper, we aim to reconstruct the 3D motion parameters of a human body model from the known 2D positions of a reduced set of joints in the image plane. Towards this end, an action-specific motion model is trained from a database of real motion-captured performances, and used within a particle filtering framework as a priori knowledge on human motion. First, our dynamic model guides the particles according to similar situations previously learnt. Then, the state space is constrained so only feasible human postures are accepted as valid solutions at each time step. As a result, we are able to track the 3D configuration of the full human body from several cycles of walking motion sequences using only the 2D positions of a very reduced set of joints from lateral or frontal viewpoints.     

基于改进运动历史图像的多运动目标实时跟踪

提出了一种利用视频图像对运动目标进行实时检测与跟踪的新方法.该方法利用基于改进的时间片的运动历史图像(tMHI)的灰度阶梯轮廓方法对多个运动目标进行检测,通过卡尔曼滤波器对多目标进行跟踪,并得到了各个运动目标的轨迹曲线,进而实现了对视频图像中多目标的跟踪.同时,该方法对多个目标的遮挡问题获得了明显的改善效果.实验结果表明,该方法能够对复杂场景下的多个目标进行有效的识别和准确的跟踪,系统的实时性强,识别率高,而且该方法对于复杂视频监视系统场景中的光照变化、雨雾等干扰具有较强的稳健性.     

运动像机下基于粒子滤波的多目标跟踪算法

针对摄像机运动情况下的多目标跟踪问题,提出了基于粒子滤波的跟踪算法.在粒子滤波算法基础上,将二阶自回归过程作为系统状态转移模型,HSV颜色直方图作为观测模型,对视频中多个目标的位置、大小进行跟踪.实验结果表明,该算法能实时正确地跟踪多个目标,并对局部遮挡有较好的鲁棒性,也能在目标短暂消失导致跟踪失败后,在目标重新出现后及时捕获并继续进行跟踪.