遮挡条件下多运动车辆跟踪研究

针对SURF算法能够提取到的图像特征点较少的问题,基于保持亮度特性的双直方图均衡算法,通过重构SURF尺度空间提取图像特征。将这种方法与卡尔曼滤波相结合进行目标跟踪,用特征点的中心作为跟踪点;通过卡尔曼滤波预测出运动目标的位置,判断遮挡是否发生;最后,应用该方法进行目标特征向量匹配。实验结果表明,该算法对发生旋转、缩放以及遮挡的多运动目标都可进行稳定跟踪,其跟踪速度比R-SURF算法提高20%;在跟踪速度相当的情况下,跟踪精度要高于卡尔曼滤波跟踪算法。     

复杂运动情况下的多目标检测与追踪

针对多运动目标视频序列中目标存在过缓运动且相互间遮挡的问题,提出一种改进的混合高斯模型(Gaussian Mixture Model,GMM)进行目标检测并结合卡尔曼滤波进行跟踪的新算法;在运动背景检测中,采用三帧差法和混合高斯模型的融合算法进行目标提取,解决了过缓运动目标检测区域不完整的问题;在运动目标跟踪中,由于Kalman滤波器采用目标检测结果进行预测,对观测噪声矩阵进行自适应更新,使得跟踪的稳定性得到加强;通过对比,验证了新算法对存在过缓以及遮挡的不规律运动情况的多目标检测识别与跟踪的实时有效性与准确性。     

基于多区域联合粒子滤波的人体运动跟踪

针对视频人体运动跟踪中的遮挡问题, 提出了一种基于多区域联合粒子滤波器的跟踪方法. 算法把人体划分为多个关键区域, 通过基于多区域无向图的联合运动模型, 构造联合粒子滤波器, 并运用区域关联的观测评估策略对目标状态进行联合预测, 从而完成遮挡情况下目标的跟踪. 实验结果表明, 与基于单区域粒子滤波的跟踪方法相比, 本文提出的算法在具有较长时间部分和全部遮挡的跟踪问题上, 取得了较好的实验结果.     

基于活动状态预测与分类的多目标跟踪

固定单摄像机多目标跟踪的难点在于对多目标互相遮挡情况的处理。针对此问题,本文提出一种基于活动状态预测与分类的多目标跟踪算法,并通过对数字视频中多人的跟踪对算法进行测试。通过对实际情况的分析总结将目标活动状态分为六类,利用卡尔曼滤波对遮挡的预测信息,结合区域匹配信息对目标的活动状态进行归类。最后,通过采用
用不同的目标定位及模板更新策略处理不同活动状态的目标,达到跟踪的目的。实验证明,对目标的分类处理使算法对多目标跟踪具有较好的适应性和准确性。     

基于卡尔曼滤波与感知哈希技术的模板匹配跟踪算法

为解决传统模板匹配跟踪算法计算复杂度高且在目标形变、光照变化、遮挡等情况下容易发生跟踪漂移的问题,本文提出一种融合卡尔曼滤波、图像感知哈希与模板匹配的跟踪算法。本算法采用感知哈希技术提取目标的哈希值作为模板进行匹配,采用卡尔曼滤波预测下一帧中候选目标的搜索区域,然后,结合模板的哈希序值和目标位置变化信息设计新的匹配准则进行模板匹配,最后根据匹配结果,采用自适应模板更新策略和跟踪策略对目标进行跟踪。试验结果表明,本算法在目标形变、光照变化以及遮挡情况下具有一定的鲁棒性,且能满足实时跟踪的要求。     

改进的交互式多模型跟踪算法

针对传统交互式多模型算法实行正则滤波的单一化缺点,提出一种改进的跟踪算法。利用卡尔曼滤波匹配系统线性部分,粒子滤波匹配非线性部分,根据匹配深度判断目标遮挡程度,当目标被严重遮挡时,采用迭代的多级粒子滤波方法进行重采样,并结合卡尔曼滤波更新模型概率。实验结果表明,该算法实时性强,能提高模型滤波速度和目标状态的估计精度,缩短计算时间,解决跟踪过程中的遮挡问题。     

时空上下文与CamShift相结合的目标跟踪算法

针对传统的时空上下文(STC)目标跟踪算法在完全遮挡或者遮挡面积过大时易导致跟踪失败的问题,提出了一种将STC与CamShift相结合的目标跟踪算法.通过设定一个阈值,来判断时空上下文算法何时进入目标遮挡.当进入遮挡时,利用CamShift算法得到的跟踪中心修正时空上下文模型计算出的跟踪中心,并用修正后的中心更新局部上下文区域.实验结果表明:提出的算法较原有的算法更加适合复杂的场景变化,具有更好的鲁棒性和稳定性.     

基于局部特征匹配的多目标跟踪算法

为解决多目标跟踪过程中因遮挡导致跟踪失败的问题,提出一种基于局部特征匹配的跟踪算法。在卡尔曼滤波跟踪框架下,根据目标数据关联的结果判断目标的状态并进行针对性处理。当目标处于相互遮挡的状态时,利用目标的局部模板在当前帧进行匹配获取目标候选区域,利用改进的距离加权彩色直方图计算候选区域与局部模板的相似度,结合直方图的相似度和卡尔曼预测确定目标的位置。实验结果表明,在满足实时性的要求下,该方法能够有效地处理目标的遮挡问题。     

基于子区域匹配的稀疏表示跟踪算法

经典稀疏表示目标跟踪算法在处理复杂视频时不免出现跟踪不稳定情况且当目标发生遮挡时易发生漂移现象。针对这一问题,提出一种基于子区域匹配的稀疏表示跟踪算法。首先,将初始目标模板划分为若干子区域,利用LK图像配准算法建立观测模型预测下一帧目标运动状态。然后,对预测的目标模型区域进行同等划分,并在匹配过程中寻找最优子区域。最后,在模板更新过程中引入一种新的模板校正机制,能够有效克服漂移现象。将该算法与多种目标跟踪算法在不同视频序列下进行对比,实验结果表明在目标发生遮挡、运动、光照影响及复杂背景等情况下该算法具有较为理想的跟踪效果,并与经典稀疏表示跟踪算法相比具有较好的跟踪性能。     

遮挡目标的分片跟踪处理

遮挡是目标跟踪领域一个棘手的问题,如何处理好遮挡是衡量跟踪算法鲁棒性的关键。本文就此问题,提出了一种基于分片跟踪下的遮挡处理算法。本算法在目标发生部分遮挡或者形变后,通过剩余有效片的强度信息,继续对目标实现可靠跟踪,并结合卡尔曼滤波有效的处理跟踪过程中的遮挡。算法采用分片的思想,利用Bhattacharyya系数作为候选目标片与相应模板片的相似性度量,有效的跟踪目标,采用H分量的反向投影的方法辨别遮挡和形变,根据遮挡的不同类型,做相应的处理,实现对目标的鲁棒性跟踪,本实验就遮挡提出了关联性遮挡和非关联性遮挡的概念,增加算法跟踪的可靠性。     

基于Camshift和Kalman滤波的自动跟踪算法

针对传统的Camshift算法在跟踪时需要手动定位目标,在颜色干扰、遮挡等复杂背景中容易跟丢目标的问题,提出了一种基于Camshift和Kalman滤波的自动跟踪算法。首先利用帧间差分法和Canny边缘检测法分割出运动目标的完整区域,然后用提取出的目标区域初始化Camshift算法的初始搜索窗口,从而实现了目标的自动跟踪。当背景中存在相似颜色干扰或者目标被严重遮挡时,采用Kalman滤波与Camshift算法相结合的改进算法进行跟踪。实验结果表明,本文改进算法在目标被严重遮挡、颜色干扰等情况下仍能有效、稳健地跟踪。     

复杂场景下的改进核相关滤波跟踪算法

为解决视觉目标跟踪的遮挡、尺度变化及背景杂波问题,在核相关滤波算法基础上,引入平均峰值相关能量遮挡判据,提出一种自适应融合多特征的抗遮挡核相关滤波算法（AMFKCF）。初始化目标特征及尺度因子,将提取、融合的目标多个特征和尺度因子训练位置和尺度滤波器,得到目标的中心位置响应,根据遮挡判据,引入卡尔曼位置滤波器,对未遮和遮挡的目标中心位置进行补偿。AMFKCF算法与主流算法在CVPR 2013 Benchmark数据集中进行对比,结果表明,AMFKCF算法与主流算法相比精度提高了0.115,成功率提高了0.083,中心位置误差提高了14.67个像素,距离精度提高了9.75个百分点。能够较好地解决遮挡、尺度变化、背景杂波等问题,且兼具核相关滤波算法的优点。     

基于多人遮挡的定位跟踪算法

针对传统视频跟踪算法中存在的问题,提出一种基于多人遮挡问题的定位跟踪算法,该算法采用改进的投影分析方法对运动目标进行定位,并结合Kalman滤波进行匹配跟踪。仿真实验结果表明,该算法能够有效区分、定位、跟踪处于2种不同遮挡状态下的每个人的位置,具有一定应用价值。     

基于图像序列的人体跟踪

由于人体的非刚体性和人体之间会经常发生遮挡,使得人体跟踪是一个很有挑战性的课题.针对这一特点,提出了用结合卡尔曼滤波和贝叶斯的方法来完成多个人体的跟踪,先建立简单的背景模型,然后用背景差分法得到前景区域,提取运动人体,并用EM(期望-最大化)算法建立相应的人体模型.在人体间没有发生遮挡时,用卡尔曼滤波方法来跟踪各个人体;人体间出现遮挡时,用贝叶斯方法来判别和跟踪相应人体.实验表明,该方法既能保证跟踪的快速性,又能很好地处理人体间相互遮挡的情况,该算法鲁棒性好,跟踪结果令人满意.     

窗口尺寸变化目标的遮挡跟踪

针对传统的MeanShift跟踪算法在目标发生遮挡时容易导致目标丢失的情况,提出了一种改进的MeanShift跟踪算法.将多尺度空间理论、Kalman滤波器与遮挡算法相结合,当目标发生遮挡后,利用Kalman估计目标信息量,能对目标尺寸有后续跟踪能力.实验结果表明,当目标发生遮挡后,改进的跟踪算法对目标无论增大或减小都能连续地、自动地选择大小合适的跟踪窗口.     

基于多子块联合估计的相关滤波跟踪

针对遮挡情况下相关滤波算法跟踪精度下降的问题,提出了一种基于多子块联合估计的核相关滤波跟踪方法。首先依据初始帧跟踪框的几何特征对目标自适应分块,并采用KCF方法对各子块独立跟踪得到联合置信图;然后以上帧目标的位置及尺度作为先验信息对搜索区域采样,同时将样本框中置信图的权值密度作为观测值,利用粒子滤波算法实现候选目标的最优估计;最后对置信度较低的子块反向投影至上帧图像进行遮挡检测,防止模板错误更新。定性和定量实验结果表明,该方法与原始KCF算法相比跟踪精度提升约10%,具有良好的抗遮挡性,并对目标尺度变化具有一定的估计能力。     

改进扩展卡尔曼滤波算法的目标跟踪算法

为了获得更加理想的运动目标跟踪效果,提出了一种基于改进扩展卡尔曼滤波的目标跟踪算法。构建时间差和信号到达方向的观测方程,利用几何和代数关系化简得到伪线性模型,通过改进卡尔曼滤波算法对目标运动轨迹进行跟踪,采用仿真实验对算法性能进行测试。结果表明,相对于传统扩展卡尔曼滤波算法,在相同条件下,该算法不仅提高了目标跟踪精度,而且使目标跟踪结果更加稳定。     

结合Camshift和Kalman预测的运动目标跟踪

针对单一的CamShift跟踪算法在目标发生遮挡时非常容易致使跟踪目标失败的问题,本文提出了一种基于CamShift和Kalman预测的跟踪算法。首先,采用帧间差分阈值法来快速、精确地检测和提取出运动目标;然后,通过在CamShift算法中使用运动目标的颜色特征,在图像序列中找到运动目标的所在位置和大小;最后,使用Kalman滤波预测目标的位置,进而有效地解决了背景中大面积相同颜色的干扰和目标部分被遮挡等问题。用无线遥控车完成了运动目标的跟踪实验,实验证明结合CamShift算法和Kalman预测滤波能实时、准确地跟踪目标。     

基于Mean Shift和自适应预测的非刚性目标跟踪算法

传统Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ跟踪算法在目标发生机动或存在遮挡的情况下跟踪效果不理想．对此,结合目标的形状特征和颜色的可区分度对传统的颜色直方图进行改进,给出了将Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ和卡尔曼滤波器或粒子滤波器相结合的目标运动自适应跟踪算法,并针对粒子滤波器计算量大的问题,给出了运用两种不同运动式粒子进行有效预测的方法．结果表明,该算法可实现快速的非刚性目标跟踪,对目标的不规则运动和严重遮挡具有很好的鲁棒性．     

A mathematical model for computer image tracking

A mathematical model using an operator formulation for a moving object in a sequence of images is presented. Time-varying translation and rotation operators are derived to describe the motion. A variational estimation algorithm is developed to track the dynamic parameters of the operators. The occlusion problem is alleviated by using a predictive Kalman filter to keep the tracking on course during severe occlusion. The tracking algorithm (variational estimation in conjunction with Kalman filter) is implemented to track moving objects with occasional occlusion in computer-simulated binary images.