基于时间序列模型的粒子滤波行人跟踪算法研究

针对行人运动的随机性导致运动状态模型适应性差和人在行走过程中可能发生短时全部或局部遮挡导致行人跟踪算法精度较低的问题,提出基于时间序列模型的粒子滤波行人跟踪算法;建立了行人运动时间序列模型;给出了基于对视频序列初始帧的检测,确定行人的位置、宽高等作为跟踪先验信息的方法;由先验信息计算加权颜色直方图构建初始粒子群分布,并利用时间序列运动模型预测粒子在下一时刻的状态分布,并更新粒子权值;根据有效粒子的个数判断是否进行重采样;最后由所有粒子的加权和估计行人的运动状态;仿真实验表明:文中提出根据行人的运动轨迹时间序列运动模型可使行人的状态估计更准确,预测误差进一步减小,预测精度得到了提高.     

基于三维模型的行人徘徊行为检测算法

针对不同应用场景给出了不同的徘徊定义,并提出一种基于三维模型的行人徘徊行为检测算法。该方法利用融合前景检测和行人检测的方法获取目标,并利用摄像机标定信息和图像信息建立目标的三维模型。针对传统算法无法获取目标真实轨迹的问题,利用三维模型对分块目标跟踪方法进行改进,以提取目标的真实运动轨迹。根据不同的应用场景对目标轨迹进行分析,判断目标是否有徘徊行为。实验结果表明,该方法能够获得较为准确的目标三维模型,得到目标的真实运动轨迹,从而鲁棒地、快速地检测目标的徘徊行为。     

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。     

动态多行人环境中基于最优交互避碰的机器人导航

在动态的多行人环境中,服务机器人仅依赖于自身传感器、以第一人称视角自主导航时. 机器人自主定位的不确定性以及对周围行人运动状态估计的不确定性均增加,这给机器人导航决策带来了困难. 为解决这个问题,提出一种基于最优交互避碰的机器人自主导航法. 本方法采用一种改进的粒子PHD滤波法即NP-PHDF法跟踪多个行人的状态. NP-PHDF法结合了卡尔曼粒子滤波及PHD滤波优点,因此它可以跟踪数目变化的多个目标,能够跟踪突然的加减速以及急转弯运动,并且能够抵抗遮挡. 同时,与基于粒子滤波的机器人自主定位法类似,NP-PHDF法使得行人运动状态的不确定性能够以粒子的分布来度量. 为降低状态估计的不确定性,本文提出一种“圈粒子”的粒子圈存法从粒子的分布中提取机器人和行人的真实状态. 算法的有效性在实际场景实验中得到了验证.     

基于核主元投影的视觉跟踪算法

视觉跟踪优化问题,在应用领域得到广泛研究.为了适应视觉场景中目标表观的无规律变化,提出了一种核主元投影的视觉跟踪算法.在初始跟踪阶段,采用粒子滤波相关跟踪算法获取场景中目标的先验表观图像数据,根据目标表观图像颜色与梯度方向联合直方图定义核函数,计算核矩阵,利用核主元分析得到图像样本在核空间的投影矩阵,最后通过贝叶斯滤波获得目标状态的最佳估计,并进行对比实验.实验结果说明了改进算法在真实的视频监控场景且遮挡环境下具有鲁棒性,对目标尺度变化具有自适应性.     

自适应尺度目标跟踪算法

针对复杂情况下变尺度目标跟踪问题,提出一种基于粒子滤波的自适应尺度目标跟踪算法.根据参考目标的颜色分布,将参考目标分为多个区域,每个区域的颜色分布用高斯模型表示,区域的位置关系构成了对参考目标的空间约束;根据目标分割区域的颜色分布和空间约束关系构造目标外观模型,结合粒子滤波搜索目标位置并检测目标的尺度变化.目标外观模型同时包含了空间及颜色信息,提高了跟踪算法在复杂情况下检测目标尺度变化的可靠性和准确性.实验结果表明,该算法在目标具有明显尺度变化、姿态改变和部分遮挡的情况下,可以获得准确和鲁棒的跟踪结果.     

利用选择性模型不定时更新的视觉跟踪算法

目的 在目标跟踪中,基本粒子滤波算法和传统模型更新策略在遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下通常存在鲁棒性较差的问题。为解决该问题,提出一种基于选择性模型不定时更新的粒子滤波视觉跟踪算法。方法 本文算法在粒子滤波框架下,定时检测目标变化,采用最速梯度下降法判断更新时机。仅当目标本身逐渐姿态改变而不受背景干扰时更新目标模型;在发生遮挡或光照改变较大时则不更新,保持当前模型继续跟踪。结果 通过对示例视频的计算机视觉跟踪,在跟踪目标中心位置误差、覆盖率、精度及成功率比较上,本文算法均能表现出较优的实验结果,这表明:本文算法能够对目标模型进行选择性更新,与对比算法比较,总体能够更加有效解决视频中遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下的鲁棒跟踪问题。结论 由于本文算法未考虑尺度,在尺度不变的多种复杂变化条件下,本文算法均具有较好的鲁棒性。     

基于可变形部件模型的粒子滤波快速行人检测与跟踪

针对视频中的行人检测和跟踪问题,提出一种基于可变形部件模型的快速行人检测、改进粒子滤波的行人跟踪算法。在行人检测阶段,为了改善非刚体行人的检测精度,采用了混合多尺度可变形部件模型;同时为了加速行人底层特征的计算,采用了基于预测算法的快速特征金字塔计算行人特征,代替传统的计算图像特征金字塔的每一个尺度特征。在行人跟踪阶段,采用时变的状态空间模型和基于颜色梯度直方图的观测模型对检测到的行人进行跟踪。实验证明,改进的行人检测算法可以在性能损失忽略不计的条件下,大大提高检测速度,并且相对于传统的行人跟踪,改进的粒子滤波算法对行人这一非刚性目标能实现较好的跟踪。     

粒子滤波的视频目标跟踪算法研究

目标跟踪是计算机视觉和图像处理的一个重点课题,在视频监控、机器人视觉导航以及智能交通控制中具有广泛的应用前景.通过粒子滤波技术,研究了如何整合颜色特征、前景信息和积分图运算等技术实现视频目标跟踪的粒子滤波算法.在对目标进行分割中采用了混合高斯背景建模方法;同时结合积分直方图的计算方法对颜色特征进行分段统计及相互遮挡的判断,实现基于粒子滤波的目标跟踪算法的优化,解决跟踪中诸如遮挡、光照变化、背景干扰、尺寸变化等难以解决的问题.实验结果表明提出的方法达到了预期目标.     

多特征自适应融合的粒子滤波跟踪算法

针对跟踪过程中目标形态不断变化或部分遮挡导致鲁棒性差的问题,提出一种基于多特征自适应融合的粒子滤波跟踪算法.该算法从视觉特征集中选取了描述能力强的2种特征,并将其按照与目标模型的多尺度相似度进行线性融合;为了减小跟踪漂移,通过计算当前目标模型与初始目标模型的多尺度相似度自适应地更新目标模型.大量仿真实验结果表明,文中算法可以鲁棒地跟踪到部分遮挡和形态变化的运动目标.     

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.     

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。     

基于混合粒子滤波和稀疏表示的目标跟踪算法

针对图像序列中的运动目标在跟踪过程中易受到光照等复杂环境、外观变化及部分遮挡影响的问题,提出基于全局信息和局部信息的混合粒子滤波算法.将目标的局部二元模式纹理特征引入粒子滤波算法,通过稀疏编码目标子块,充分利用目标的局部空间信息,并结合全局信息以确定当前帧中目标的位置.在跟踪过程中实时更新模板,这在一定程度上提高算法的鲁棒性.实验表明在目标处于复杂环境中算法能达到较理想的跟踪效果.     

A hybrid occlusion free object tracking method using particle filter and modified galaxy based search meta-heuristic algorithm

An important problem in tracking methods is how to manage the changes in object appearance, such as illumination changes, partial/full occlusion, scale, and pose variation during the tracking process. In this paper, we propose an occlusion free object tracking method together with a simple adaptive appearance model. The proposed appearance model which is updated at the end of each time step includes three components: the first component consists of a fixed template of target object, the second component shows rapid changes in object appearance, and the third one maintains slow changes generated along the object path. The proposed tracking method not only can detect occlusion and handle it, but also it is robust against changes in the object appearance model. It is based on particle filter which is a robust technique in tracking and handles non-linear and non-Gaussian problems. We have also employed a meta-heuristic approach that is called Modified Galaxy based Search Algorithm (MGbSA), to reinforce finding the optimum state in the particle filter state space. The proposed method was applied to some benchmark videos and its results were satisfactory and better than results of related works.     

基于粒子滤波的多特征融合视频行人跟踪算法

针对车载视频行人跟踪问题,提出一种基于粒子滤波框架下的多特征融合跟踪算法。为克服车载视频中行人运动与摄像机运动产生的非线性和非高斯性,采用基于蒙特卡罗抽样的粒子滤波跟踪算法,使用一阶自回归动态模型预测目标状态,观测模型自适应加权融合的4种互补性特征。实验结果表明,与没有粒子滤波和多特征融合的跟踪算法相比,在相同精确率水平上,该算法的召回率提高20%以上。     

Self-adaptive morphable model based collaborative multi-view 3d face reconstruction in visual sensor network

3D face reconstruction is an efficient method for pedestrian recognition in non-cooperative environment because of its outstanding performance in robust face recognition for uncontrolled pose and illumination changes. Visual sensor network is widely used in target surveillance as powerful unattended distributed measurement systems. This paper proposes a collaborative multi-view non-cooperative 3D face reconstruction method in visual sensor network. A peer-to-peer paradigm-based visual sensor network is employed for distributed pedestrian tracking and optimal face image acquisition. Gaussian probability distribution-based multi-view data fusion is used for target localization, and kalman filter is applied for target tracking. A lightweight face image quality evaluation method is presented to search optimal face images. A self-adaptive morphable model is designed for multiview 3D face reconstruction. To adjust the self-adaptive morphable model, the optimal face images and their poses estimation are used. Cooperative chaotic particle swarm optimization is employed for parameters optimization of the self-adaptive morphable model. Experimental results on real data show that the proposed method can acquire optimal face images and achieve non-cooperative 3D reconstruction efficiently.     

利用多特征混沌粒子滤波的视觉目标跟踪方法

随着摄像终端的增多以及自动视频分析需求量的增大,针对视频序列中存在突然运动、遮挡、运动模糊等干扰因素时传统视觉目标跟踪方法很难获得鲁棒性高、精确稳定的目标跟踪的问题,提出了利用多特征混沌粒子滤波的视觉目标跟踪方法。首先,基于非线性动力学预测进行混沌建模,利用混沌映射的梯度优化函数来搜索状态空间以找到参考轨迹;然后设计了一种用于视觉跟踪的混沌粒子滤波器,并改进运动表观模型,引入颜色、纹理和深度的特征完善滤波器的性能;最后,将多特征混沌粒子滤波器与其他视觉目标跟踪方法应用于VOT17和TB 数据集进行对比分析,以论证该方法的准确性。结果表明,提出的多特征混沌粒子滤波方法显著减少了粒子数量、搜索空间和滤波器发散,其精度高出其他方法约10%,在突然运动、遮挡和运动模糊等情况下整体性能优于其他几种对比方法。     

稀疏编码目标跟踪方法研究

针对稀疏表示用于目标跟踪时存在重构误差表示不够精确、目标模板更新错误等问题,提出一种改进的稀疏编码模型。该模型无需重构误差满足特定的先验概率分布,且加入对编码系数的自适应约束,可以取得更优的编码向量,使得跟踪结果更为准确。在此基础上,将这种改进的编码模型与粒子滤波目标跟踪算法相结合,研究并实现一种新的基于鲁棒稀疏编码模型的目标跟踪方法。该方法对每个粒子的采样区域进行编码,用所得的稀疏编码向量作为当前粒子的观测量,并采用目标模板分级更新策略,使得目标模板更加准确。实验结果表明,方法可以较好地解决目标部分遮挡和光照变化等干扰下的目标跟踪问题。     

面向三维点云单目标跟踪的提案聚合网络

与二维可见光图像相比,三维点云在空间中保留了物体真实丰富的几何信息,能够应对单目标跟踪问题中存在尺度变换的视觉挑战。针对三维目标跟踪精度受到点云数据稀疏性导致的信息缺失影响,以及物体位置变化带来的形变影响这两个问题,在端到端的学习模式下提出了由三个模块构成的提案聚合网络,通过在最佳提案内定位物体的中心来确定三维边界框从而实现三维点云中的单目标跟踪。首先,将模板和搜索区域的点云数据转换为鸟瞰伪图,模块一通过空间和跨通道注意力机制丰富特征信息;然后,模块二用基于锚框的深度互相关孪生区域提案子网给出最佳提案;最后,模块三先利用最佳提案对搜索区域的感兴趣区域池化操作来提取目标特征,随后聚合了目标与模板特征,利用稀疏调制可变形卷积层来解决点云稀疏以及形变的问题并确定了最终三维边界框。在KITTI跟踪数据集上把所提方法与最新的三维点云单目标跟踪方法进行比较的实验结果表明：在汽车类综合性实验中,真实场景中所提方法在成功率上提高了1.7个百分点,精确率上提高了0.2个百分点;在多类别扩展性实验上,即在汽车、货车、骑车人以及行人这4类上所提方法的平均成功率提高了0.8个百分点,平均精确率提高了2.8个百分点。可见,所提方法能够解决三维点云中的单目标跟踪问题,使得三维目标跟踪结果更加精确。