综合颜色与梯度方向特征的粒子滤波跟踪

针对标准粒子滤波跟踪在复杂环境和光照变化下的缺陷,提出了融合颜色和梯度方向特征的粒子滤波跟踪算法,以克服单一颜色特征跟踪鲁棒性不高的问题。设计了特征融合的粒子重要性评判模型,使得单纯依靠颜色特征不能很好适应环境变化的情况得到了改善。同时通过目标模式自适应更新模型,提高了算法对复杂变化的自适应能力。实验表明,所提算法能比较可靠地实现复杂场景下的目标跟踪。     

头部多角度人脸快速跟踪算法DSP实现

针对传统驾驶员疲劳检测人脸跟踪算法复杂,DSP实现时实时性不强,不能有效地实现多角度人脸跟踪的问题,提出了一种快速人脸跟踪算法.该算法通过对YCbCr肤色模型进行图像预处理、肤色检测,提取人脸区域,通过对亮度信号Y进行统计运算,判断人脸边界,再进行相似度判断,从而实现人脸区域的跟踪.实验结果表明,该方法简单、鲁棒性强,能够快速地实现彩色图像人脸多角度跟踪.     

基于肤色和Gabor纹理的粒子滤波人脸跟踪

基于单一颜色信息的跟踪方法容易受到相似颜色的干扰,应用于复杂场景时存在局限性。为此,提出一种在粒子滤波框架中结合肤色和Gabor纹理信息的人脸跟踪方法。从视频序列中提取目标人脸区域的肤色直方图以及Gabor纹理特征向量,通过这两种观测特征计算粒子集权重,估计系统状态。采用民主融合策略自适应调整观测特征的融合权重,从而增强目标描述的可靠性。同时利用彩色视频中可进行肤色检测和Gabor滤波器组在多尺度、多方向上提取纹理的优势,以及粒子滤波器能够适应非高斯、非线性系统的特点,提高视频人脸区域的跟踪精度。实验结果表明,该方法对于类肤色区域、复杂纹理背景、目标遮挡和快速移动等干扰具有较强的鲁棒性。     

基于HSV色彩空间的自适应肤色检测

针对复杂背景彩色图像提出了一种基于HSV色彩空间的自适应肤色检测算法。该算法首先使用阈值在HSV空间对人体肤色区域进行肤色分割,然后对分割出的肤色区域使用相对重要性滤波和自适应区域归并,最后将归并后的肤色区域使用人眼定位进行验证,将多人脸检测转化为单人脸检测。实验结果表明,该算法复杂度较小,对光照变化具有很好的鲁棒性。     

一种基于信息融合的粒子滤波跟踪算法

针对粒子滤波在复杂背景下容易造成跟踪目标丢失的问题,提出一种基于多特征信息融合的粒子滤波算法。该方法同时利用灰度和梯度信息描述目标,有效提高了复杂场景下对目标描述的可靠性;在此基础上,推导出多信息融合的观测似然函数,将两种信息融合在一起,使得融合算法能根据当前跟踪形势自适应调整各信息的加权,实现了信息间的优势互补。实验结果表明,该算法鲁棒性较高,明显提高了跟踪精度。     

基于颜色和方向梯度特征融合的粒子滤波跟踪算法

提出基于均值偏移的粒子滤波算法。该算法融合了颜色特征和方向梯度特征对人体行为实施跟踪。HSV颜色模型采用带宽自适应的改进策略,有效地实现了对尺度变化目标的跟踪;方向梯度特征的融合,提高了算法在复杂环境中应对光线变化和相似目标遮挡等情况的适应性。针对粒子退化问题,在特征融合的粒子滤波基础上引入具有聚类作用的Mean Shift算法,从而可以用较少数量的粒子达到较好的跟踪效果。仿真实验表明,该算法具有较好的准确性、鲁棒性与实时性。     

基于图割理论的尺度自适应人脸跟踪算法

针对连续自适应的Mean-Shift（Camshift）算法跟踪人脸时尺度过度放缩这一问题,提出了一种基于图割的Camshift人脸跟踪算法。首先,在每一帧图像的Camshift迭代结果内建立图割区域,使用高斯肤色模型作为图割权值分割出图割区域内肤色团块;然后,计算该肤色团大小得到目标真实尺度,并比较与上一帧图像跟踪框内肤色团的尺度来判断是否需要重新跟踪目标;最后,再以该团块作为下一帧跟踪目标。实验结果表明,基于图割的Camshift人脸跟踪算法有效地克服了跟踪时其他肤色区域的干扰,能有效地反映人体快速运动中人脸真实尺度变化,同时防止Camshift算法丢失跟踪目标而陷入局部最优解,具有较好的可用性和鲁棒性。     

自适应模板更新的鲁棒目标跟踪算法*

针对受复杂背景、光照以及目标尺度变化等因素的影响,目标模板更新精度不高,导致跟踪算法鲁棒性差的问题,提出了一种基于深度特征和模板更新的自适应粒子滤波目标跟踪方法。首先对跟踪目标进行仿射变换;然后构造一个12层的卷积神经网络来提取跟踪目标及其仿射变换的深度特征得到目标模板和候选模板,并以此构建候选模板库;其次采用粒子滤波算法跟踪目标,将预测结果与候选模板库中的模板进行匹配,确定新的目标模板并自适应更新候选模板库。实验结果表明,该算法在遮挡、光照、尺度变化、目标旋转和复杂背景的恶劣条件下仍能稳定地跟踪目标,与其他7种先进算法在18组测试视频中进行比较,具有更高的目标跟踪精度和更强的鲁棒性。     

基于RGB-D摄像头的实时手指跟踪与手势识别

近些年,基于视觉的手部跟踪与手势识别一直是人机交互和计算机视觉等领域的研究热点。传统方法主要是使用单目或多目RGB摄像头等设备获得手部位置、方向等信息,但RGB摄像头易受到复杂背景、光照变化、纹理的限制,导致其准确性、实时性和鲁棒性都较差。随着可获得场景深度信息的家用RGB-Depth(RGB-D)摄像头的发展和上市,可以利用深度信息较好地克服上述环境问题。首先定义了一个基于RGB-D摄像头的3D交互空间,根据深度信息将手部区域从复杂背景、多变的光照条件下进行分割;然后提出了一种基于深度摄像头的手指识别和跟踪方法,该方法基于手部轮廓对人手及手指进行识别和跟踪;最后通过对手指位置和轨迹的跟踪进行手势识别,从而实现人机交互。对提出的方法进行的实验验证了它的准确性、实时性和鲁棒性。     

彩色视频序列图像中的人脸跟踪方法

针对彩色视频序列图像的人脸检测，提出了一种基于肤色的人脸跟踪方法。该方法首先在Hsu提出的肤色模型基础上，采样一种自肤色分割算法来提取复杂背景下人脸的肤色特征，与传统的采用固定肤色模型的检测算法相比，该方法具有更好的检测效果；然后，在人脸跟踪过程中采用Condensation滤波跟踪算法，并对算法做了两点改进，即在跟踪过程中采用基于Metropolis算法的重采样方法以及自适应的动态模型，实现了复杂背景下的人脸自由运动的跟踪，并从各种影片中截取了彩色视频序列图像进行了测试实验。实验结果表明，该方法有效地解决了复杂背景下人脸自由运动、光照变化及部分遮挡的问题，且精度较高。     

基于均值漂移与粒子滤波的手势跟踪算法研究

基于视觉的手势跟踪技术在虚拟现实、人机交互、视觉监控等领域均有着广阔的应用。本文主要研究用于人机交互的手势跟踪,以颜色特征作为目标的表征方式,并结合MeanShift均值移住提出了一种基于颜色直方图的粒子滤波跟踪方法。仿真实验结果表明,本文研究的方法效果较好,能准确的对序列图中的手势进行跟踪。     

基于Kinect的手势跟踪概述

综述了当前基于Kinect手势跟踪的几种代表性方法:基于轮廓和特征匹配运动目标跟踪算法、均值漂移跟踪算法、连续自适应均值漂移跟踪算法、卡尔曼滤波跟踪算法以及粒子滤波跟踪算法,分析其特点及相互关系,详细探讨了各方法的优缺点.最后对手势跟踪发展趋势作出了展望.     

Nonstationary color tracking for vision-based human-computer interaction

Skin color offers a strong cue for efficient localization and tracking of human body parts in video sequences for vision-based human-computer interaction. Color-based target localization could be achieved by analyzing segmented skin color regions. However, one of the challenges of color-based target tracking is that color distributions would change in different lighting conditions such that fixed color models would be inadequate to capture nonstationary color distributions over time. Meanwhile, using a fixed skin color model trained by the data of a specific person would probably not work well for other people. Although some work has been done on adaptive color models, this problem still needs further studies. We present our investigation of color-based image segmentation and nonstationary color-based target tracking, by studying two different representations for color distributions. We propose the structure adaptive self-organizing map (SASOM) neural network that serves as a new color model. Our experiments show that such a representation is powerful for efficient image segmentation. Then, we formulate the nonstationary color tracking problem as a model transduction problem, the solution of which offers a way to adapt and transduce color classifiers in nonstationary color distributions. To fulfill model transduction, we propose two algorithms, the SASOM transduction and the discriminant expectation-maximization (EM), based on the SASOM color model and the Gaussian mixture color model, respectively. Our extensive experiments on the task of real-time face/hand localization show that these two algorithms can successfully handle some difficulties in nonstationary color tracking. We also implemented a real-time face/hand localization system based on such algorithms for vision-based human-computer interaction.     

An optimized real-time hands gesture recognition based interface for individuals with upper-level spinal cord injuries

This paper presents a hand gesture-based interface to facilitate interaction with individuals with upper-level spinal cord injuries, and offers an alternative way to perform “hands-on” laboratory tasks. The presented system consists of four modules: hand detection, tracking, trajectory recognition, and actuated device control. A 3D particle filter framework based on color and depth information is proposed to provide a more efficient solution to the independent face and hands tracking problem. More specifically, an interaction model utilizing spatial and motion information was integrated into the particle filter framework to tackle the “false merge” and “false labeling” problem through hand interaction and occlusion. To obtain an optimal parameter set for the interaction model, a neighborhood search algorithm was employed. An accuracy of 98.81 % was achieved by applying the optimal parameter set to the tracking module of the system. Once the hands were tracked successfully, the acquired gesture trajectories were compared with motion models. The dynamic time warping method was used for signals’ time alignment, and they were classified by a CONDENSATION algorithm with a recognition accuracy of 97.5 %. In a validation experiment, the decoded gestures were passed as commands to a mobile service robot and a robotic arm to perform simulated laboratory tasks. Control policies using the gestural control were studied and optimal policies were selected to achieve optimal performance. The computational cost of each system module demonstrated a real-time performance.     

一种面向实时交互的变形手势跟踪方法

变形手势跟踪是基于视觉的人机交互研究中的一项重要内容.单摄像头条件下,提出一种新颖的变形手势实时跟踪方法.利用一组2D手势模型替代高维度的3D手模型.首先利用贝叶斯分类器对静态手势进行识别,然后对图像进行手指和指尖定位,通过将图像特征与识别结果进行匹配,实现了跟踪过程的自动初始化.提出将K-means聚类算法与粒子滤波相结合,用于解决多手指跟踪问题中手指互相干扰的问题.跟踪过程中进行跟踪状态检测,实现了自动恢复跟踪及手势模型更新.实验结果表明,该方法可以实现对变形手势快速、准确的连续跟踪,能够满足基于视觉的实时人机交互的要求.     

基于SAE和GNDO-SVM的脑电信号情绪识别

情感计算是现代人机交互中的关键问题, 随着人工智能的发展, 基于脑电信号(electroencephalogram, EEG)的情绪识别已经成为重要的研究方向. 为了提高情绪识别的分类精度, 本研究引入堆叠自动编码器(stacked auto-encoder, SAE)对EEG多通道信号进行深度特征提取, 并提出一种基于广义正态分布优化的支持向量机(generalized normal distribution optimization based support vector machine, GNDO-SVM)情绪识别模型. 实验结果表明, 与基于遗传算法、粒子群算法和麻雀搜索算法优化的支持向量机模型相比, 所提出的GNDO-SVM模型具有更优的分类性能, 基于SAE深度特征的情感识别准确率达到了90.94%, 表明SAE能够有效地挖掘EEG信号不同通道间的深度相关性信息. 因此, 利用SAE深度特征结合GNDO-SVM模型可以有效地实现EEG信号的情绪识别.     

基于手势识别的智能输入

针对在人机交互中键盘远远不能满足人们的要求,提出了一种手势识别算法,并结合键盘的按键实现智能输入．该算法采用肤色分割提取出手部区域,根据手形检测出大拇指和伸出的手指数目及位置,把手势转化为计算机所能接受的二进制语言．根据二进制数,结合键盘的按键,把不同手势定义为不同的按键,实现对计算机的智能输入．实验结果表明该算法具有一定的鲁棒性,并能达到较高的成功率．     

基于粒子滤波的双模图像融合自适应跟踪

针对视频跟踪中仅利用目标的单特征容易导致跟踪失败的问题,提出一种基于粒子滤波的可见光与红外序列图像相融合的自适应目标跟踪算法;该算法在粒子滤波跟踪算法框架下,根据单一信源运动目标序列图像的品质因子,利用自适应加权融合策略重构双模序列图像的特征选择机制,建立了基于自适应融合算法的系统观测概率模型和状态空间层次采样多特征融合跟踪算法,实现了对双模序列图像的融合以及对运动目标的稳健跟踪;跟踪试验结果表明,该算法可以有效实现对运动目标的稳健、准确跟踪。     

基于改进型LTP的均值漂移目标跟踪算法

提出一种使用改进型LTP特征与颜色特征融合的均值漂移(Mean Shift)目标跟踪算法,该算法解决了均值漂移目标跟踪算法在变化的光强场景下跟踪难的问题。首先针对LTP模式过多的问题引入旋转不变的LTP模式,然后提出动态计算LTP算子阈值的方法,之后将改进的LTP特征与颜色特征通过自适应函数融合起来并嵌入均值漂移算法中。在变光强场景下与传统目标跟踪算法相比较,此算法跟踪结果明显优于其他算法,且鲁棒性较好。