Robust visual tracking algorithm based on Monte Carlo approach with integrated attributes

To improve the reliability and accuracy of visual tracker,a robust visual tracking algorithm based on multi-cues fusion under Bayesian framework is proposed.The weighed color and texture cues of the object are applied to describe the moving object.An adjustable observation model is incorporated into particle filtering,which utilizes the properties of particle filter for coping with non-linear,non-Gaussian assumption and the ability to predict the position of the moving object in a cluttered environment and two complementary attributes are employed to estimate the matching similarity dynamically in term of the likelihood ratio factors;furthermore tunes the weight values according to the confidence map of the color and texture feature on-line adaptively to reconfigure the optimal observation likelihood model,which ensured attaining the maximum likelihood ratio in the tracking scenario even if in the situations where the object is occluded or illumination,pose and scale are time-variant.The experimental result shows that the algorithm can track a moving object accurately while the reliability of tracking in a challenging case is validated in the experimentation.     

基于粒子滤波的移动物体视觉跟踪方法

基于颜色特征的粒子滤波算法已成为移动物体跟踪的热点.提出一种基于加权颜色直方图的粒子滤波跟踪算法,利用Bhattacharyya距离来描述粒子与目标区域颜色模型的相似性.实验结果表明:该方法具有较好的实时性与鲁棒性,可应用在视频监控、小车寻迹等场合.     

基于并行处理方法的实时立体视觉伺服系统

针对实时跟踪及抓取运动目标物体的任务,给出了一个基于并行理论的视觉伺服系统。在系统中,运用快速模板匹配理论与快速可靠的立体视觉匹配理论相结合的方法实现运动物体的匹配与识别。然后通过卡尔曼滤波器对位置及速度进行预测。同时采用并行理论提高图像匹配理论的匹配速度。结果直接传给机器人及立体视觉平台控制器,实现机器人和立体视觉平台的视觉伺服,完成了对运动物体的实时跟踪和抓取。通过仿真和大量的运动目标物体的跟踪及抓取试验,获得的试验数据表明运用此方法提高了视觉伺服系统的定位精度和伺服速度。     

Study on algorithm of dynamic uncalibrated eye-in-hand visual servoing system

Currently, most visual servoing system must be calibrated, while it is impossible to calibrate cameras and robot models precisely in industrial practice, so a novel dynamic uncalibrated eye-in-hand visual servoing system of tracking a moving target is proposed. The method does not require calibration of camera and robot kinematic models. Vision guided algorithm for tracking dynamic image is developed through minimizing nonlinear objective function. For the large residual has not been approximated in dynamic environment and the change of composite image Jacobian with time increment has not been computed in visual servoing system now,large residuals are dynamic approximated and the change of composite image Jacobian at each iterative step is computed. Simulation results demonstrate the validity of these approaches.     

基于PUMA机器人的视觉伺服控制实验研究

为解决在视觉伺服过程中存在定位精度低、伺服速度慢的问题 ,给出了一个基于图像特征的机器人视觉伺服控制方法 ,实现了机器人“手 -眼”协调视觉伺服控制 .通过适当的选取图像特征 ,实现了摄像机工作空间运动目标跟踪的视觉伺服任务 ,并采用扩展卡尔曼滤波控制方法完成机器人视觉伺服控制 .同时通过抓取目标物体进行计算机仿真及模拟实验 ,给出了实验数据 .经过比较可以看出 ,运用此方法提高了定位精度及伺服速度     

基于空间颜色模型的目标跟踪方法

为了克服颜色直方图对目标定位不准确的问题,提出了基于空间颜色模型和粒子滤波的目标跟踪方法。结合目标区域的颜色和空间信息,采用空间颜色直方图对目标建模,通过计算候选目标和参考目标空间颜色直方图的Bhattacharyya距离,建立基于空间颜色模型的观测似然函数。实验表明,与基于颜色直方图的跟踪算法相比,新算法提高了跟踪的准确性和鲁棒性。     

基于改进的粒子滤波的视觉跟踪算法

通过对基于粒子滤波算法的运动目标跟踪技术进行研究,并针对粒子滤波算法的退化现象做出了两方面的调整。第一,对粒子滤波的重采样阶段做出了改进,在粒子上添加一个微小的高斯干扰,使得重采样的粒子分布发生变化,同时使采样枯竭得到了抑制;第二,经过一段时间的跟踪后,将跟踪目标重新初始化,继续跟踪,使得跟踪结果更加完善。通过自适应调整跟踪目标的窗口,使其大小改变,背景中的颜色尽量没有与跟踪目标相同的颜色。实验结果表明。这种改进过的粒子滤波算法能够在复杂的情况下进行跟踪,并且跟踪性能优于Meanshift方法。     

基于粒子滤波/Mean Shift的改进跟踪算法

针对单一特征所带来的跟踪不稳定问题,该文提出一种基于纹理特征粒子滤波/Mean Shift的改进目标跟踪算法。该算法中建立一种选择反馈机制,首先对目标同时进行基于纹理信息的粒子滤波和基于颜色信息的Mean Shift两种算法的跟踪,然后对两种算法的跟踪结果进行比较,选择结果较好的输出,并把结果反馈到粒子滤波与Mean Shift中作为下一帧处理的初始值。实验结果表明,该方法克服了单一特征所带来的跟踪不稳定问题且具有较强的鲁棒性。     

基于概率图模型目标建模的视觉跟踪算法

提出了一种视觉跟踪任务中基于局部特征和概率图模型的目标建模方法,将目标表示为一组具有仿射不变性的区域特征,并通过概率图模型描述特征之间的空间约束关系。在目标跟踪过程中,首先在空域上利用信任传播算法,推断概率图模型中各个特征的状态,然后根据推断的结果设计改进的重要性采样函数,采用粒子滤波算法在时间域上对目标进行跟踪。为了适应目标在运动中的变化,模型根据特征的稳定程度自适应地进行更新。实验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性,能够有效实现复杂场景下的目标跟踪。     

基于视频检测的卡尔曼滤波车辆跟踪算法及行为分析

采用基于目标检测的运动目标跟踪策略,首先用时间差分法进行运动目标检测,获得运动目标的初始位置;然后采用卡尔曼滤波器预测运动目标下一时刻所在的位置,再利用运动目标检测的结果评估和矫正预测结果,获得运动目标的准确位置,并依据跟踪结果进行车辆的行为分析.实验结果表明,本方法可有效地解决运动目标部分遮挡及短时间全遮挡下的可靠跟踪问题.     

基于新颖相似度的视觉跟踪算法

模板匹配是视觉跟踪领域中的重要环节.以粒子滤波为跟踪框架,提出了一种新颖的模板匹配的统计特征相似性指标,引进了加权因子有效抑制目标边界噪声干扰和匹配区域背景成分的影响,同时突出了目标特征的权重.由于完全不同模板图像统计特征也会存在交集,导致相似性偏差,所以融合基于HSV颜色空间的相似度能够修正偏差,改善匹配函数峰值特性,使得搜索目标得到全局最优解,最终实现鲁棒跟踪.实验结果表明,模板匹配具有良好的峰值特性,算法在跟踪目标存在变形、噪声、遮挡时也可以达到比较理想的跟踪效果.     

核粒子滤波目标跟踪算法

针对粒子滤波的退化问题以及使用单一特征跟踪鲁棒性不高的缺点,提出了一种基于多特征融合的核粒子滤波目标跟踪方法.首先在核粒子滤波中提出新的权值更新方法,然后将颜色和纹理特征在核粒子滤波方法框架下进行融合实现鲁棒跟踪.对颜色和纹理特征的计算分别采用空间直方图和积分直方图的计算方法,这2种计算方法有效地克服了2种特征自身存在的缺点.该算法提高了采样效率,解决了粒子滤波的计算量大和粒子退化问题.最后应用本文算法在复杂背景和严重遮挡等情况下的目标序列上进行了测试,实验表明该算法不仅能准确地跟踪目标,而且能很好地处理目标遮挡等问题.     

自适应Kalman滤波的运动物体跟踪算法研究

针对实时视频中的运动物体跟踪问题,提出了一种基于自适应Kalman滤波的运动物体跟踪新算法。首先利用基于∑-△背景估计算法检测运动物体,并提取主要颜色特征。然后构建物体运动模型,并生成自适应Kalman滤波的系统状态模型。最后利用主要颜色特征进行物体跟踪,其结果反馈给自适应Kalman滤波器,并通过遮挡率自动调整参数达到正确跟踪。实验结果表明,所提出的自适应Kalman滤波算法在运动物体被遮挡等复杂条件下的鲁棒性好,还具有跟踪准确性高和数据计算量小等优点,可用于实时运动物体的检测与跟踪。     

对光照变化鲁棒的多特征动态提取跟踪算法

针对视觉跟踪算法光照自适应能力差的问题,提出了一种对光照变化鲁棒的多特征动态提取跟踪算法。该算法采用高效克服光照影响的特征提取方法,颜色子模型采用模糊直方图方法获取,在同态滤波基础上建立边缘子模型,运动子模型采用改进的三帧差分法提取。该算法还定义了一个新的特征融合模型,把多种互补的观测子模型动态融合,增强了观测模型的准确性,合理量化特征的可靠性使跟踪更稳定。同时采用改进的粒子重采样方法提高了跟踪准确度。实验结果表明,该算法能有效地避免光照变化对跟踪的影响,具有较好的鲁棒性。     

基于粒子滤波的跳频信号频率跟踪方法

针对跳频信号的参数估计问题,提出一种基于粒子滤波的跳频信号频率实时跟踪方法.首先建立以跳频瞬时频率为系统状态的状态空间模型,然后通过基本粒子滤波算法序贯重要性重采样（sequential importance resampling,SIR）实现了对跳频信号频率的后验概率密度估计,进而得到频率的实时估计;为进一步提高粒子滤波的跟踪性能,提出一种基于ESPRIT辅助的粒子滤波（auxiliary esprit particle filtering,AESPRIT-PF）算法.仿真实验分析了在不同信噪比和不同粒子数目下算法的跟踪性能,结果表明该算法具有稳健的跳频频率实时跟踪能力,是一种有效的跳频信号参数估计方法.     

基于立体视觉平台的彩色图像视觉跟踪

在彩色图像视觉跟踪过程中,存在定位精度低、伺服周期长、可靠性差等问题.提出了一种改进的目标物体检测方法,同时运用已有的双目运动机构建立了视觉跟踪系统.在保证定位精度和可靠性不变的前提下,减小了图像处理过程中的计算量,缩短了整个系统的计算周期.同时通过大量的试验进行验证.结果表明,方法原理正确有效,对于具有不同颜色、不同形状、不同尺寸的运动目标物体都能够使双目运动机构跟随目标物体进行,实现了立体视觉平台的旋转运动.     

基于改进SSD模型和自适应滤波算法的水面漂浮物目标检测跟踪方法

水面漂浮物严重破坏河道景观和水生态环境,通过摄像头实施河湖可视化监管以改善河湖面貌,已成为积极落实“河湖长制”政策的重要技术手段。但由于河流环境复杂多样,存在水波扰动、动态光影和强光反射等诸多噪声问题,现有方法难以满足水面漂浮物实际管理需求。本文结合单帧检测与多帧滤波,提出了一种基于深度学习的水面漂浮物目标智能检测跟踪方法。在单帧检测中,删除5*5及以下低分辨率特征图,通过特征求和方式增强76*76高分辨率特征图以提升SSD检测算法在小尺度漂浮物目标的检测精度;在多帧滤波中,基于时空相关性和运动信息构建自适应滤波AF算法框架,计算视频帧中帧与帧之间的关联性,根据漂浮物目标的空间位置的变化幅度自适应删除偏离运动轨迹的漂浮物目标检测结果,以降低漂浮物跟踪漂移;在信息融合阶段,通过特征对比融合检测和滤波信息,实现检测信息和跟踪信息动态互补,并以不同检测跟踪场景数据集进行训练与验证。结果表明：在简单水面场景下中心位置误差为8个像素点时该方法的检测跟踪精度达到100%,成功率面积为0.94,平均速度达到17.27FPS,计算复杂度为7.18Billion;在复杂水面场景下中心位置误差为10个像素点时该方法的跟踪精度和成功率面积分别为93.24%和0.81,平均速度和计算复杂度分别为15.02FPS和8.76Billion,在复杂环境下兼顾了检测跟踪精度和效率。     

融合颜色和梯度方向直方图的粒子滤波跟踪算法

针对基于单一颜色特征的粒子滤波跟踪算法在复杂环境下会导致跟踪失败的问题,提出了一种融合颜色直方图和梯度方向直方图,形成一种新的综合直方图特征的粒子滤波跟踪算法.颜色直方图是对目标在彩色图像中的全局描述,而梯度方向直方图包含了一定的结构信息,两者可以互为补充.实验结果表明,采用综合直方图特征能够在背景颜色干扰导致目标颜色特征鉴别能力丧失的情况下,仍能稳定可靠地跟踪目标,提高了跟踪精度,具有较强的鲁棒性.     

一种改进的移动机器人视觉跟踪算法研究

运动物体的实时跟踪是移动机器人视觉的关键技术之一．为了实现对目标快速有效的跟踪,本文提出了一种改进的移动机器人视觉跟踪算法,该算法在mean shift算法的基础上,利用颜色特征作为视觉跟踪依据,并且引入Kalman滤波进行迭代窗口的预测．实验仿真结果表明,本文算法一定程度上消除了光照条件的影响,而且很好的解决了当目标被遮挡时发生目标跟踪偏差或丢失的问题,具有实用价值．     

基于无味粒子滤波的动态场景下高机动目标跟踪

针对传统粒子滤波的目标跟踪算法存在粒子退化问题,提出了基于无味粒子滤波(UPF)的目标跟踪算法。为了将当前观测信息融入,采用无味卡尔曼滤波(UKF)生成粒子滤波的提议分布,以改善滤波效果。针对目标在机动过程中引起的视觉形变以及背景的变化,又采用了颜色直方图作为目标的颜色分布模型,并与UPF相融合。仿真结果表明,该算法对动态场景下的高机动目标有较好的跟踪效果。