基于模型的车辆检测与跟踪

车辆检测算法是汽车辅助驾驶系统中的核心算法之一。为了对摄像机抖动下的目标进行鲁棒跟踪,提出了一种新的基于投影的曲线模型匹配方法,利用投影的完整度、匹配点相对于模型的偏移量期望和方差的加权和作为相似性度量。在此基础上建立模型匹配算法,利用车辆模型匹配进行车辆的检测和跟踪。实验结果表明,该算法具有良好的适应能力,对不同车型、大小、颜色的车辆都能够进行很好的检测和跟踪,并能够在车辆颠簸造成摄像机抖动的情况下保持目标的稳定跟踪。     

基于局部模型匹配的目标轮廓跟踪

在复杂背景下,传统轮廓跟踪方法会发生漂移,甚至丢失目标。针对上述问题,提出一种基于局部模型匹配（LMM）的目标轮廓跟踪算法。利用超像素技术结合EMD相似性度量构建局部特征模型,从而进行局部模型匹配。结合粒子滤波的Snake模型作提取目标轮廓,实现目标轮廓精确跟踪。实验结果表明,该算法在目标形变、部分遮挡、复杂背景等条件下均具有较高的跟踪成功率。与多种目标轮廓跟踪算法进行对比,该算法具有较高的准确性和鲁棒性。     

基于Bhattacharyya系数的由粗到精的核匹配搜索方法

均值漂移算法是一种高效的模式匹配算法.在传统的均值漂移方法基础上,本文针对运动范围较大的目标跟踪问题进行研究,提出一种基于Bhattacharyya系数的由粗到精的核匹配搜索方法.该算法能够有效利用相似性度量函数Bhattacharyya系数在实现对运动目标初始的粗定位情况下,利用均值漂移方法进行迭代求解局部最优值,从而实现目标的精定位,成功实现大范围运动目标的跟踪.实验结果验证该算法在跟踪精度和速度上均优于传统方法.     

基于改进模板匹配的目标跟踪算法

基于模板匹配的目标跟踪应用中,常见的一个问题是相似性度量值受噪声影响较大.为解决这个问题,提出了一种新的相似度量方法.通过采用距离加权、模板更新以及局部匹配的方法,提高了在不同光照条件及变形情况下跟踪算法的鲁棒性.对原算法和改进算法进行了对比实验,结果表明改进后的算法在存在严重遮挡的情况下,仍能准确地跟踪到运动目标.将mean-shift跟踪、基于子空间分解的粒子滤波跟踪及基于改进的模板匹配跟踪进行了比较,实验结果表明改进后的算法实现简单,跟踪性能与其他两种跟踪算法相近.     

基于模板匹配及区域信息融合提取的快速目标跟踪算法

提出了一种基于融合的快速目标跟踪算法。该方法将目标预测模型、目标模板匹配以及目标空间信息融合到统一框架内。该方法通过预测模型,预测下一帧中目标候选区域,从而降低模板匹配方法的搜索区域。然后在预测模型预测的搜索范围内进行目标的模板匹配,同时,提取目标的区域信息来辅助目标的模板跟踪方法。最终跟踪结果由目标模板跟踪以及目标的空间信息共同决定。本方法由于采用了目标的预测模型,从而能够减少目标的搜索范围,降低因目标的全图搜索造成的时间开销。并且由于减少了搜索区域,剔除了部分相似的匹配窗口,从而提高了跟踪时匹配的精度。本算法结合了目标模板跟踪和目标区域信息的优点,能够增强目标跟踪过程准确度。由于加入了目标的区域信息,对目标跟踪中出现的漂移现象更加鲁棒。实验结果表明,本方法在进行目标跟踪过程中对出现的漂移、遮挡等问题更加鲁棒、稳定。     

引入视觉显著性的多特征融合跟踪

针对大多数目标跟踪算法采用单一特征描述目标,在背景区域出现相似的干扰特征时跟踪精确度较低的问题,提出了一种引入视觉显著性的多特征融合的目标跟踪算法。首先,采用视觉显著性机制处理颜色直方图得到显著性特征,再使用混合特征策略融合显著性特征和BRISK(binary robust invariant scalable keypoints)特征,获取目标前景和背景模型;其次,运用双向光流检测和误差度量提取动态特征,并使用自适应搜索机制提取候选目标区域的静态特征,融合动态特征和静态特征;最后,根据匹配算法估算目标跟踪框的自适应尺度及中心,确定目标在当前帧图像中所处的位置。实验结果表明,该算法能够处理强烈光照变化、目标尺度变化、快速运动及部分遮挡等情况下的目标跟踪问题,并实时稳定地获得单目标跟踪结果。     

基于序列蒙特卡罗滤波的车辆跟踪算法研究

针对非线性目标跟踪中模型或函数近似等最优估计缺陷问题,提出了基于帧间预测和特征匹配的序列蒙特卡罗滤波跟踪算法.算法中采用在HSV色彩下的空间加权直方图描述跟踪车辆的状态特征,通过简单的随机漂移模型实现估测样本的帧间传递,利用估测样本与期望目标间的相似度量完成样本权重赋值运算,最终利用加权样本值估计实现待测目标的后验状态.实验结果表明,基于序列蒙特卡罗滤波的车辆跟踪算法计算简单有效,能够在复杂环境下实时、准确跟踪道路上无规律、非线性运动的车辆,并能够有效适应车辆部分遮挡和短时丢失等情况.     

一种新的相关跟踪方法研究

相关跟踪过程中，序列图象中的实时图和参考图之间必然存在灰度差异以及一定程度的几何形变和对目标的局部遮挡，而传统相关匹配算法中，每一对像素点对匹配结果的贡献是均等的，这样就使得算法的性能很容易受到图像中噪声、局部遮挡等因素的影响。为此，从另外的角度提出了一种新的图象相似度度量方法，即将目标图象中与模板图象相接近的点的个数作为相似性度量来进行匹配，这种方法得到的相关曲面更尖锐，匹配置信度更高。又因为跟踪过程，实时图必然存在这样或那样的变化，对模板合理地进行更新是相关跟踪的关键，在上述的图象相似度度量方法的基础上，另外又提出了一种非常有效的模板修正方案，从而使得跟踪算法对环境的适应能力和稳定性得到大大提高，实验结果证明了该方法的优越性。     

一种分层Mean Shift目标跟踪算法

针对经典Mean shift (MS)目标跟踪算法的颜色特征鲁棒差、匹配迭代复杂的缺点, 提出一种分层Mean shift (Hierarchical mean shift, HMS)目标跟踪算法. 首先通过MS迭代将目标区域特征空间的数据点聚类于模式点, 使得以简洁的方式描述前景跟踪目标, 建立目标模型与目标候选模型的聚类模式点描述, 进行聚类块匹配. 然后, 导出聚类块模式点匹配下的相似度量函数, 进行像素点匹配, 结合邻域一致性, 计算像素平移量, 分层估计序列帧中跟踪目标质心模式点的位置, 并给出HMS匹配迭代跟踪算法. 实验结果表明, 与其他两种MS跟踪算法相比, HMS既能提高序列帧跟踪目标表达与匹配的鲁棒性, 又无需匹配所有数据点, 算法简洁且有效可行.     

一种基于仿射变换模型的目标跟踪算法

在图像目标跟踪的应用中,传统方法多采用基于平移运动模型和相关（correlation）类型匹配准则的跟踪算法。该类算法以目标仅发生平移运动为假设前提,难以有效适应目标在图像中通常会发生的缩放、旋转和错切等变化。本文应用了一种基于仿射变换模型的目标跟踪算法。该算法建立起包含六个参数的仿射变换模型,以其描述目标在序列图像中的变化,然后构造适当的匹配误差目标函数,并采用牛顿迭代法求解得到最优的仿射参数。实验结果表明,该算法具有较强的鲁棒性,能够得到较好的跟踪效果。     

均衡化特征匹配的非刚体细胞形态跟踪

提出利用均衡化特征匹配来进行非刚性细胞形体跟踪的方法。采用重启动的随机游走方法建立并求解特征匹配概率模型,利用双向均衡方法对匹配邻接矩阵进行均衡化处理,得到指定目标与待跟踪目标之间的精确匹配,以获得目标的定位跟踪结果。同时利用特征匹配结果进行目标的自动标定,并应用图像分割方法进行目标的精确轮廓跟踪。实验结果表明,将该方法应用于视频中动态背景下的运动细胞形态跟踪时,在背景相似度较高及目标迅速移动的条件下,表现出了良好的性能,与同类方法相比可获得较高的定位精度以及更为准确的目标轮廓。     

基于加权颜色直方图和粒子滤波的彩色物体跟踪

结合粒子滤波技术,提出一种基于加权颜色直方图的彩色物体跟踪算法．将目标颜色直方图作为目标的颜色模型,同时考虑其大小及像素点的位置对颜色分布的影响,将颜色直方图进行加权处理,使模型对区域特征描述更加合理,利用巴特查理亚距离描述粒子与目标颜色模型的相似性,作为粒子更新权值的有力依据．目标颜色模型的合理建立使得算法的粒子需求量少,计算复杂度降低,利于实现实时跟踪．试验结果验证了该算法的有效性和实用性。     

基于拓扑逼近的CAD模型局部结构检索

为了从大量CAD模型中检索出具有指定局部结构的模型,提出一种基于拓扑逼近的检索方法.根据建立的CAD模型上边界面的几何与拓扑信息表达模型,提出一种统一度量方法来计算检索对象与检索条件中不同类型边界面之间的相似度;利用基于广度优先搜索的图生成树算法得到检索对象与检索条件之间的初始边界匹配方案;提出拓扑逼近算法,并将初始边界匹配方案作为其输入条件搜索最佳边界匹配方案;在最佳边界匹配方案基础上计算检索对象与检索条件之间满足绝对误差限的相似度,实现CAD模型的局部结构检索.根据文中方法在UG平台上开发了CAD模型局部结构检索系统.实验结果表明,该方法能够有效地实现CAD模型局部结构检索,具有较好的精度和较高的效率.     

一种基于核相关滤波的视觉跟踪算法

视觉跟踪是计算机视觉的一个重要方向,而核相关滤波(KCF)跟踪是视觉跟踪领域中的一种比较新颖的方法,它不同于传统基于目标特征的方法,不仅具有较高的跟踪精度,而且具有较快的跟踪速度,在实际应用中效果显著。但当物体快速运动或存在较大尺度变化等时,该方法无法准确地跟踪目标。文中提出的基于核相关滤波器的改进算法有效地解决了上述问题,其通过随机更新多模板匹配,确定了核相关滤波的学习因子,从而实现了学习因子自适应更新模型。实验结果表明,该算法根据不同的场景能快速地调整学习因子,从而提高跟踪的成功度。通过自适应学习因子和多模板匹配,该算法对部分遮挡、光照和目标尺度变化具有较强的适应性。     

非重叠监控视频中基于颜色空间分布模型的行人匹配方法

针对非重叠视域监控系统中行人目标关联问题,提出了一种基于颜色空间分布模型的行人目标匹配方法。使用最邻近聚类方法对目标的像素进行聚类,得到目标的MC特征;建立目标的颜色空间分布模型,并进行特征转换;在建立的分布模型的基础上,计算目标相似度并进行匹配。实验结果表明,该算法能有效地去除目标检测与分割产生的边缘背景像素的影响,在对相同目标保持较高匹配率的情况下,能较好地处理由于目标颜色分布差异而造成的误匹配情况,同时对于摄像机视角的差异以及目标姿态的变化有较好的鲁棒性。     

角点距离矩阵和同心圆划分的曲线描述与匹配

曲线匹配对于物体识别、目标跟踪、碎片拼接等有着重要的意义。针对曲线匹配的效率与鲁棒性问题,提出了一种基于角点距离矩阵和同心圆划分的曲线描述与匹配算法。该算法分为粗略匹配和精确匹配两个阶段。粗略匹配阶段首先采用角点距离矩阵来描述曲线;然后通过子矩阵的方法来匹配曲线。精确匹配阶段首先采用同心圆划分的方法描述曲线;然后通过两条曲线同心圆描述集的差异度度量函数来度量他们的相似性。算法不仅具有平移、旋转、缩放不变性,而且具有较强的鲁棒性,可用于遮挡物体的匹配以及基于轮廓的图形拼接。实验结果表明了该算法的有效性和可行性。     

Design and implementation of vision-based transport for a mobile robot via Kalman filter

A vision-based scheme for object recognition and transport with a mobile robot is proposed in this paper. First, camera calibration is experimentally performed with Zhenyou Zhang’s method, and a distance measurement method with the monocular camera is presented and tested. Second, Kalman filtering algorithm is used to predict the movement of a target with HSI model as the input and the seed filling algorithm as the image segmentation approach. Finally, the motion control of the pan-tilt camera and mobile robot is designed to fulfill the tracking and transport task. The experiment results demonstrate the robust object recognition and fast tracking capabilities of the proposed scheme.