自适应特征融合的核相关滤波跟踪算法

为解决单一特征目标跟踪算法因光照变化、目标遮挡导致的跟踪失败问题,提出一种自适应加权融合颜色属性特征和方向梯度直方图特征的核相关滤波目标跟踪算法.首先根据目标颜色属性特征和方向梯度直方图特征,采用核相关滤波方法获得2种特征下目标的预测位置;然后分别计算2个目标位置的核相关滤波响应值,据此响应值大小按比例分配目标位置权重,获得目标的最终预测位置,提高了目标定位的精度;最后采用相邻2帧图像的平均差来分析图像的变化率,按变化率分段调整分类器的学习速率,解决目标遮挡导致的跟踪失败问题.在9组标准测试视频集下验证文中算法,并与3种核相关滤波跟踪算法进行比较的结果表明,与其中最优算法相比,该算法跟踪目标的平均中心位置误差减少16.78个像素,平均距离精度提高11.01%,平均重叠精度提高14.87%;在目标严重遮挡情况下,该算法依然能够稳定地跟踪目标.     

融合灰度和SURF特征的红外目标跟踪

由于红外图像对比度低、色彩信息匮乏且灰度级动态范围小,基于红外成像的目标跟踪一直是本领域研究的难点和重点。提出了一种融合灰度核直方图和SURF(speeded up robust features)特征的红外目标跟踪算法。在首帧采用灰度核直方图和SURF特征分别描述目标模板,在以后每帧中利用均值漂移算法快速找到局部最优解。考虑到灰度直方图特征信息量少,跟踪误差逐渐累积,采用改进的SURF特征点匹配算法估算当前帧目标尺度和中心位置,及时修正累积误差,避免跟踪窗口漂移且能自适应调整跟踪窗口大小,此外更新目标模板,最终准确跟踪目标。真实场景实验结果表明,本文算法在目标外观发生较大尺度变化、周边具有相似表观物体时能稳定跟踪目标,具有很强的稳健性,且满足实时性要求。     

级联特征点检测的锥套小目标快速检测定位算法

为提升无人机自主空中加油中锥套小目标的检测精度和实时性,提出了级联网络与特征点检测网络的锥套小目标高精度快速定位算法。该算法设计了锥套目标全局粗定位和局部精定位的两级检测神经网络结构,采用特征点的输出位置误差及特征点群拟合的椭圆参数误差设计网络的损失函数,利用特征点拟合的锥套目标尺寸位置信息修正跟踪算法,提升了跟踪算法的和目标定位的实时性。实验测试结果表明,该定位算法定位成功率在95%以上,定位的精度（预测区域与真实区域的重叠率）在80%以上,定位输出速率达到100 Hz,对于环境的变化有着较强的适应性。因此该算法可以快速准确地进行锥套目标的跟踪,对于无人机空中加油技术的发展具有重要的研究意义。     

检测区域动态调整的TLD目标跟踪算法

针对经典跟踪-学习-检测(TLD)目标跟踪算法由于检测区域过大而导致的检测时间过长及对相似目标跟踪处理效果不理想的问题,提出一种检测区域可动态自适应调整的方法——TLD-DO。该方法利用两次Kalman滤波加速度矫正预测的检测区域优化算法DKF,通过缩小TLD检测器检测范围,以达到在跟踪精度略有提升的情况下提高跟踪速度的目的;同时此方法可排除画面内相似目标的干扰,提高在含有相似目标的复杂背景下目标跟踪的准确性。实验结果表明:TLD-DO算法在处理不同视频与跟踪目标时,检测速度有1.31~3.19倍提升;对含有相似目标干扰情况下,跟踪效果明显优于原TLD算法;对目标抖动及失真情况有较高的鲁棒性。     

基于LCT+的自适应抗遮挡目标跟踪算法

在目标跟踪过程中,目标遮挡往往会造成跟踪器的性能下降,从而导致目标丢失。针对这一问题,提出一种基于LCT+核相关滤波的自适应抗遮挡目标跟踪算法。该算法在LCT+核相关滤波算法的基础上进行改进,利用双跟踪器自适应对目标进行跟踪,即根据两个跟踪器的输出响应值大小选择最优跟踪器跟踪目标;利用支持向量机自适应重新检测目标,即根据目标丢失帧的数量自适应调整检测框范围的大小;最后采用颜色直方图匹配的方法进一步验证预测的目标。相比原算法,所提算法采取双跟踪器自适应跟踪机制和支持向量机自适应重检测机制,有效避免了目标跟丢。在OTB50和OTB100两个大型基准数据集上对算法进行验证,结果表明该算法在距离精度和成功率的评估指标上都优于一些主流算法,并且在抗遮挡方面具有较高的精度和较强的鲁棒性。     

抗遮挡与尺度自适应的改进KCF跟踪算法

核相关滤波(kernel correlation filter,KCF)目标跟踪算法在目标发生尺度变化或受长时间遮挡时无法实现准确跟踪.对此,提出一种融合窗口滤波的抗遮挡尺度自适应的目标跟踪算法.首先,利用快速尺度估计对跟踪目标进行尺度变换;然后,当检测到目标受到遮挡时停止对分类器模型的更新,融合加权窗口滤波器对目标位...     

Mean Shift目标跟踪核函数宽度的自适应调整

Mean Shift算法无需穷尽搜索就可快速定位目标,因此被广泛应用于实时性要求较高的目标跟踪领域中。但传统Mean Shift算法的核函数宽度,也即跟踪窗口是固定的,不能适应目标大小变化,定位精度低。针对该问题,提出一种目标尺度度量方法,并应用于Mean Shift算法中,实现核函数宽度随着目标大小变化而自适应调整,实验仿真结果表明改进后的算法能很好地跟踪目标大小的变化,跟踪效果很好。     

基于ELM和核相关滤波器的自适应目标跟踪算法

针对传统的核相关滤波器(KCF)跟踪算法在目标快速运动、尺度变化和遮挡情况下通常会导致跟踪失败的问题,在传统的KCF算法的基础上引入极限学习机(ELM),提出一种基于ELM和KCF的自适应目标跟踪方法。根据过去时刻的目标位置信息,利用ELM预测出当前帧目标的可能位置;在该位置上以目标区域为基础进行多尺度目标图像特征采样,通过KCF确定目标的最终位置和最佳尺度;通过计算目标位置响应图的振荡程度来自适应地改变模型的更新速率。在36组公开视频序列上对所提算法与6种当前主流的相关滤波跟踪算法进行了实验,所提算法取得了最好的跟踪精度和成功率,能够有效处理目标遮挡、快速运动和尺度变化等问题,具有较为重要的理论研究和应用价值。     

基于CamShift和Kalman组合的改进目标跟踪算法

针对应用CamShift算法进行目标跟踪过程中,当目标被严重遮挡、目标被与目标颜色相近的背景干扰时易丢失跟踪目标的问题,提出了一种基于CamShift和Kalman滤波组合的改进跟踪算法;为克服目标因严重遮挡而丢失的缺陷,利用自适应算法改进了传统的CamShift算法,扩大了搜索窗口,使运动目标位于搜索窗口内;为解决目标因颜色相近背景干扰而丢失的问题,改善跟踪准确率,利用卡尔曼滤波预测目标运动空间位置,作为下一帧搜索窗口的质心坐标;基于上述改进,利用C++语言,研发了改进的CamShift目标跟踪软件模块,给出了该模块的算法流程;实验结果表明,改进后的目标跟踪算法能有效地克服传统CamShift算法的缺陷,大大提高运动目标跟踪的准确性;所提的算法可以应用于运动小车跟踪,人脸识别等领域。     

基于复杂特征融合的改进mean shift目标跟踪

提出一种融合Gabor小波纹理特征与颜色特征的改进mean shift目标跟踪算法.首先,提取移动目标的颜色特征和纹理特征直方图;其次,基于mean shift算法定义融合相似度系数,对特征空间进行融合并得出目标中心位置;再次,通过定义特征自适应系数来融合基于颜色和纹理特征的目标位置;最后,对上述结果进行处理,得到目标最终位置.实验结果表明,该算法在跟踪目标存在变形、噪声、遮挡时能够得到比较理想的跟踪效果.     

双特征模型核相关滤波目标跟踪算法

目的 基于深度学习的目标跟踪算法,利用卷积深层作为特征,虽然精度高但无法做到实时跟踪;基于相关滤波的跟踪算法,利用HOG（histogram of oriented gridients）、CN（color name）和颜色直方图作为特征,速度快但精度较差。为兼顾目标跟踪算法的实时性与准确性,提出了一种基于双模型核相关滤波算法。方法 提出了自适应的双特征模型选择机制,主特征模型采用浅层纹理特征HOG,辅助特征模型采用包含深层语意信息的CNN（convolutional neural networks）特征,二者协同作用,产生更加稳定的相关滤波器。为了提高算法的速度,采用主成分分析（PCA）技术对高维的CNN特征进行降维,并通过尺度优化、最优解求解方式优化等方法提高跟踪算法的准确性。结果 在公开数据集OTB-2013上,本文算法与目前先进且速度能达到实时的SiamFC（fully-convolutional Siamese networks）、MEEM（multiple experts using entropy minimization）、SAMF（scale adaptive multiple features）、DSST（discriminative scale space tracking）等跟踪算法进行比较,一次成功率（OPE）结果显示,本文算法在距离精准度指标中综合排名第一,与KCF（kernel correlation filter）算法相比,本文算法的距离精准度提高了25.2%,重叠成功率提高了25.6%,平均速度达到38帧/s。结论 本文提出的双模型自适应机制,针对主特征模型的置信响应自适应调用最优模型策略,并且实时更新模型,在综合考虑跟踪准确性和跟踪实时性的情况下,本文提出的目标跟踪算法的性能优于目前的跟踪算法。     

基于改进TLD算法的无人机自主精准降落

四旋翼无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）在航拍、测绘、环境监测、快递等航空领域的广泛应用,对四旋翼无人机的可用性和可靠性提出了更高的要求,而其实现自主精准降落的功能是必不可少的。对目标进行快速鲁棒性跟踪是实现降落的重要基础,TLD（Tracking Learning Detector）算法为这一问题提供了一种有效的解决办法,虽然许多学者对其进行了研究并对传统的TLD算法进行了改进,但算法的跟踪精度及速度仍然难以满足无人机的降落要求。提出了一种基于TLD框架的目标跟踪算法来实现无人机与特定降落目标之间的相对定位。该算法在TLD框架下,提出一种基于目标形状特征自主确定降落目标的算法,提高了降落流程的自主性;用核相关滤波器（Kernelized Correlation Filter,KCF） 实现了TLD框架中的跟踪器,提高了算法的实时性、精准度及鲁棒性;同时在降落过程中采用一种基于方向梯度直方图特征（Histogram of Gradient,HOG）和支持向量机（Support Vector Machine,SVM） 的目标识别方法,以实现目标检测自矫正,保证长时间准确跟踪目标。在七类模拟无人机进行降落的视频集下验证了该算法,与其他三种跟踪算法进行对比,并进行实际降落测试。测试结果表明,该算法的鲁棒性和精准度均优于其他算法,处理速度可达到31.47?f/s,故而在TLD框架下采用核相关滤波器作为跟踪器,对跟踪及检测结果进行有效融合并提高算法实时性的同时,增加的检测自矫正环节保证了长时间跟踪的准确度,从而有效地实现了无人机全自主精准降落。     

基于均值漂移与卡尔曼滤波的目标跟踪算法

均值漂移算法在目标跟踪过程中没有利用目标的运动方向和速度信息,在目标受到干扰时容易跟踪失败,而Kalman滤波能够较为准确地预测目标的速度和位置。因此,提出了一种结合均值漂移与Kalman滤波的跟踪算法,使用Kalman滤波对目标运动速度和空间位置进行预测。根据干扰的不同情况,使用不同的比例因子将两算法的跟踪结果线性加权得到目标的最终位置。实验结果表明该算法是可行有效的。     

基于水平集的TLD目标跟踪改进算法

TLD算法是一种新颖的长期目标跟踪算法,针对算法中检测器采用特征没有充分考虑跟踪过程中目标的表观、区域轮廓的变化及基于窗口扫描影响效率等问题,在TLD算法的基础上,加入演化机理,基于水平集对其进行改进。结合边缘和区域信息的多尺度水平集方法,引入目标轮廓信息,在有效克服灰度不均匀图像的同时,提高了目标跟踪的适应性及精度;根据轮廓检测结果,引入目标运动方向检测算子,对目标运动方向及其在当前帧中的位置进行估计,减少扫描窗口的同时提高目标辨识能力。通过实验对原始TLD算法及改进的算法进行了比较。实验结果表明,改进后的方法跟踪速度有提升,对目标跟踪的适应性更强,跟踪精度更高。     

一种快速多人脸跟踪算法

提出一个基于Mean Shift的实时多人脸跟踪算法。通过引入自适应目标跟踪窗口,改进了Mean Shift算法的目标连续跟踪性能;提出序贯跟踪法解决多人脸跟踪过程中目标发生粘连重叠的问题;引入多辅助信息解决了相邻两帧中人脸的对应问题。为进一步提高整个算法的跟踪速度和鲁棒性,引入卡尔曼滤波器对目标进行预测。实验结果表明该算法具有很好的实时性和跟踪效果。     

自适应均值漂移算法目标跟踪检测仿真研究

研究运动物体目标跟踪精确度问题,由于存在遮挡和多光源的噪声影响检测精度,而且运动目标的跟踪是在连续的图像帧间创建位置、速度、形状等存在匹配问题。传统的目标跟踪算法由于目标的动态移动速度大,而容易导致跟踪丢失目标。为了解决上述问题,提出了一种改进的基于自适应均值移动(Cam Shift)目标跟踪新算法。主要难点技术问题是提取了多运动目标视频图像,进行了背景分离。算法是一种颜色跟踪算法,根据多次迭代的计算结果,自适应调整图像,实现对运动目标的实时跟踪。仿真结果表明,提出的改进目标跟踪算法的跟踪精度和滤波效果有了较大提高,同时具有较强的鲁棒性能。     

基于位置修正机制和模型更新策略的跟踪算法

为了实现目标跟踪算法在无人机应用中的高实时性和高成功率,针对目标遮挡和目标形变量大导致的跟踪丢失问题,提出了一种基于相关滤波的改进算法,算法包含自适应位置修正机制和模型更新策略.该算法提取目标区域的方向梯度直方图特征(HOG)训练滤波器,预测下一帧的目标位置.当预测位置不满足高置信度条件时,融合颜色命名特征(CN)对位置进行修正.为了提高算法的运行效率,对融合后的特征进行主成分分析(PCA)降维处理.利用平均峰值相关能量、多峰检测及最大响应值进行模型更新.实验中将改进算法与近年来的优秀算法进行对比.结果表明,所提算法在目标被遮挡和形变量大的场景中,跟踪精度更高.     

结合掩膜与孪生网络的目标跟踪方法研究

针对在舰船目标跟踪过程中由于视场角变化导致的跟踪精度下降的问题,基于全连接孪生神经网络的目标跟踪方法,融合了目标分割策略,提出了基于SiamMask的实时目标跟踪算法。该算法将二元掩模运算作为孪生网络的一个分支,以实现对目标的分割,在获取目标位置信息的同时,获取目标的外观信息,使得该网络的损失函数得到显著增强。由传统的轴对称目标跟踪框,改进为可根据目标形状、外观而自适应调整的可旋转矩形框。将该算法与传统基于孪生网络的跟踪算法SiameseNet,以及基于相关滤波的KCF跟踪算法进行实验仿真测评对比,通过计算各算法的中心误差,结果表明该算法的跟踪精度较两者分别提升了19.5%和24.5%,且运行速度可达30 fps,满足了舰船目标跟踪对于准确性和实时性的要求。     

核相关滤波与孪生网络相结合的目标跟踪算法

针对核相关滤波目标跟踪算法中对局部上下文区域图像提取的HOG特征图在复杂环境下不能保证目标跟踪的精度问题,提出了一种核相关滤波与孪生网络相结合的目标跟踪算法.首先在首帧输入图像中提取HOG特征图并建立相关滤波器模板,同时提取经过孪生网络的目标区域图像特征图;然后若后续帧输入图像帧数不为5的倍数则提取仿射变换HOG特征图,否则提取经过孪生网络的搜索区域图像特征图;最后根据遮挡处理的结果自适应获取目标位置并更新模型和最终相关滤波器模板.仿真实验结果表明本文算法在保证目标跟踪精度的前提下具有满足实时跟踪要求的跟踪速率.