改进KCF与轨迹关联的监控视频目标跟踪

监控视频受到现实场景、周边环境与拍摄设备的限制,所记录的信息会受到一定的噪声影响.论文以核相关滤波提取方法为基础,结合了现有的深度学习技术及跟踪方法,针对目标检测与跟踪算法中的特征表达和ID转换等难点问题进行了研究.结果显示该方法在针对目标漂移形变时具有良好的鲁棒性,且能很好地改进跟踪过程中的ID转换问题.     

基于时空约束和稀疏表示分类的目标跟踪算法

针对经典稀疏分类目标跟踪算法中目标模板和目标基的建模及更新方式效率低,跟踪性能不可靠等问题,提出一种新的目标跟踪算法,解释了时空约束原理,目标基、背景基、时序特征池的创建方法以及选择与抛弃两种基更新机制;该算法采用时序循环更新方式解决模板更新问题,结合稀疏表示分类和标准对冲实时计算目标坐标。相比其他几种经典目标跟踪算法,有效提高了在复杂背景下的目标跟踪性能。     

基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪

在严重遮挡时,时空上下文STC(Spatio-Temporal Context)算法对目标位置的判断是正确的,而均值漂移MS(Mean Shift)算法对目标位置的判断会发生很大幅度的抖动,甚至跟踪错误目标。在遮挡结束后,时空上下文算法很难重新跟踪到正确目标,而均值漂移算法可以重新检测到跟踪目标。结合二者的优缺点,提出基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪算法MSandSTC。该算法主要解决目标被严重遮挡的问题。在许多具有挑战性的数据集上的实验表明所提算法具有较好的实时性和鲁棒性。     

一种基于隐马尔可夫模型的目标轨迹跟踪算法

现有的定位算法只表现了目标的静态位置特征, 不能较好地在目标移动情况下跟踪获取目标的运行行为轨迹。针对这一问题, 设计了一种基于隐马尔可夫模型的目标轨迹跟踪算法。该算法根据小区覆盖范围内的地理位置信息和目标用户的移动速度, 建立隐马尔可夫模型; 然后, 基于维特比译码算法对最佳路径和最佳状态概率进行最优化求解, 实现对目标轨迹的跟踪。仿真结果表明, 该算法可以在基站小区分辨率下精确地获取目标轨迹。     

一种基于无人机云台的视觉目标跟踪方法

鉴于无人机视觉目标跟踪时会遇到目标遮挡、目标尺度变化等问题,同时目标跟踪方法复杂度受到云台芯片算力的严格限制,提出了一种基于无人机云台的视觉目标跟踪方法。基于多个特征相关滤波器的自适应权重融合来提升目标位置预测的精度。引入长宽相互独立变化的尺度变化池策略,解决无人机目标跟踪过程中目标尺度估计问题。通过设置模板检测和轨迹预测模块来有效地对目标跟踪过程中的遮挡状态进行检测和处理。该方法可在无人机云台芯片中实现实时跟踪,且在公开无人机目标跟踪数据集和自采集数据集中取得了很好的跟踪效果,与基线方法相比,成功率提升了10.7个百分点,准确率提升了3个百分点。     

一种多约束关联挖掘算法*

约束关联挖掘是在把项或项集限制在用户给定的某一条件或多个条件下的关联挖掘,是一种重要的关联挖掘类型,在现实中有着不少的应用。但由于大多数算法处理的约束条件类型单一,提出一种多约束关联挖掘算法。该算法以FP-growth为基础,创建项集的条件数据库。利用非单调性和单调性约束的性质,采用多种剪枝策略,快速寻找约束点。实验证明,该算法能有效地挖掘多约束条件下的关联规则,且可扩展性能很好。     

一种稳健的移动机器人目标跟踪算法

为了有效地实现复杂环境下机器人运动目标跟踪,提出了一种结合卡尔曼滤波和均值漂移的目标跟踪算法.该算法首先通过帧间差法在复杂背景中获取目标模型,以机器人自身一个周期的运动作为卡尔曼滤波器的输入量,以卡尔曼滤波器的估计值作为均值漂移算法的启动点,再利用均值漂移算法得到最终目标位置,最后通过目标遮挡判定来解决遮挡问题.实验表...     

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。     

一种基于动态规划的点目标轨迹关联算法

根据低信噪比条件下图像序列中运动小目标检测涉及信息量大、目标轨迹复合复杂、实时处理困难等特点,在对现有的检测算法研究分析的基础上,详细阐述和研究了一种基于动态规划能量累加的二级检测算法,此算法根据点目标运动的连续性和相关性,轨迹关联时利用最小二乘的方法预测目标位置,在预测位置对搜索窗口采取方向性限制,实验效果指出此算法可有效的检测出低信噪比条件下图像序列中的慢速运动点目标。该算法也可检测交叉运动的多个运动点目标。     

高精度星载点目标轨迹跟踪系统设计

一种高精度星载点目标轨迹跟踪系统,利用拟合点目标轨迹曲线的方法将点目标位置数据简化成多项式系数的数据包,由地面测控系统发送至星上遥感器指向控制单元。指向控制单元与时间管理单元解析数据包中时间参数与系数参数,控制指向镜机构进行运动,对点目标轨迹进行自主跟踪。此方法提高了跟踪系统的跟踪精度,减轻了目标跟踪时总线通信压力。经过试验验证,系统的跟踪精度远优于传统的目标跟踪方法,可进行推广使用。     

加权的超像素级时空上下文目标跟踪

目标跟踪是计算机视觉中的热点问题,而目标运动的复杂背景、光照变换和尺度变化等因素大大的影响着目标跟踪的准确性。总结当前比较热门的几种跟踪算法的优缺点,针对时空上下文算法的不足提出了改进方法：加权的超像素级时空上下文目标跟踪算法（weighted super pixel level spatio-temporal context,WSSTC）。该算法利用像素的特征信息对目标上下文区域进行聚类,形成超像素级区域,并通过时间上下文中超像素块特征的相似性,对空间上下文进行加权处理,建立了超像素级的目标外观模型。实验结果表明,加权的超像素级时空上下文目标跟踪算法在目标跟踪中具有更好的准确性和鲁棒性。     

基于时空上下文信息增强的目标跟踪算法

充分利用视频中的时空上下文信息能明显提高目标跟踪性能,但目前大多数基于深度学习的目标跟踪算法仅利用当前帧的特征信息来定位目标,没有利用同一目标在视频前后帧的时空上下文特征信息,导致跟踪目标易受到邻近相似目标的干扰,从而在跟踪定位时会引入一个潜在的累计误差。为了保留时空上下文信息,在SiamMask算法的基础上引入一个短期记忆存储池来存储历史帧特征;同时,提出了外观显著性增强模块（ASBM）,一方面增强跟踪目标的显著性特征,另一方面抑制周围相似目标对目标的干扰。基于此,提出一种基于时空上下文信息增强的目标跟踪算法。在VOT2016、VOT2018、DAVIS-2016和DAVIS-2017等四个数据集上进行实验与分析,结果表明所提出的算法相较于SiamMask算法在VOT2016上的准确率和平均重叠率（EAO）分别提升了4个百分点和2个百分点;在VOT2018上的准确率、鲁棒性和EAO分别提升了3.7个百分点、2.8个百分点和1个百分点;在DAVIS-2016上的区域相似度、轮廓精度指标中的下降率均分别降低了0.2个百分点;在DAVIS-2017上的区域相似度、轮廓精度指标中的下降率分别降低了1.3和0.9个百分点。     

结合PN约束在线半监督boosting目标跟踪算法

针对在现有的基于在线半监督boosting的目标跟踪算法中,当目标发生遮挡或快速移动导致分类器更新过程中有错误引入时,其自训练机制会造成分类器错误累积进而产生跟踪漂移甚至导致跟踪失败的问题,提出了一种基于结合正负样本约束的在线半监督boosting的目标跟踪算法（简称PN-SemiT）。该算法在原有的在线半监督boosting跟踪算法的基础上,通过增加正负样本约束条件来实时纠正分类器的错误,并且将目标的先验模型和在线分类器相结合,通过不断迭代更新分类器来预测未标记样本的类别标记和权重。实验结果表明,与传统的在线半监督boosting目标跟踪算法和其他跟踪算法相比,PN-SemiT具有更优异的跟踪性能,能够在复杂的跟踪环境下有效缓解目标跟踪漂移问题。     

基于时空上下文的手势跟踪与识别

针对复杂背景下手势运动过程中出现的手势形态变化、遮挡、光照变化等问题,提出了一种基于时空上下文的手势跟踪与识别方法。使用机器学习方法离线训练手势样本分类器,实现对手势的检测和定位;利用时空上下文跟踪算法对动态手势进行跟踪,同时为了避免跟踪过程中出现的漂移、目标丢失等情况,使用手势检测算法对手势位置信息进行实时校准;根据手势运动轨迹对手势运动进行跟踪与识别。实验表明,提出的方法可以实现对手势运动快速、准确、连续识别,满足人机交互的要求。     

基于时空显著性的双核KCF目标跟踪算法

传统的核相关滤波器跟踪算法(KCF)在模板更新上容易出现跟踪误差累计,从而导致目标跟踪过程中出现跟踪漂移问题。针对该问题,提出了一种时空显著性的双核KCF目标跟踪的方法。该算法引入了一种时空显著性方法来搜索目标区域的显著特征和姿态稳定的局部区域。利用该局部区域对跟踪过程中产生的累计误差有较低的敏感度特性,能够减少跟踪过程中的累计误差。然后再结合原目标和显著区域建立一个双核跟踪机制,在跟踪过程中不断对原目标跟踪结果进行微调,降低跟踪累计误差。此外,针对快速运动的目标相邻帧偏移量较大的问题,提出了一种锚点预测机制,使得跟踪锚点与目标位置更接近,能够更准确地跟踪到目标。在大型公共数据上测试的实验结果表明,提出的算法在光照、遮挡、变形、快速运动、旋转以及背景杂波等复杂情况下,均具有较强的适应性。     

增强二阶网络调制的目标跟踪

目的 表观模型对视觉目标跟踪的性能起着决定性的作用。基于网络调制的跟踪算法通过构建高效的子网络学习参考帧目标的表观信息,以用于测试帧目标的鲁棒匹配,在多个目标跟踪数据集上表现优异。但是,这类跟踪算法忽视了高阶信息对鲁棒建模物体表观的重要作用,致使在物体表观发生大尺度变化时易产生跟踪漂移。为此本文提出全局上下文信息增强的二阶池化调制子网络,以学习高阶特征提升跟踪器的性能。方法 首先,利用卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）提取参考帧和测试帧的特征;然后,对提取的特征采用不同方向的长短时记忆网络（long shot-term memory networks,LSTM）捕获每个像素的全局上下文信息,再经过二阶池化网络提取高阶信息;最后,通过调制机制引导测试帧学习最优交并比预测。同时,为提升跟踪器的稳定性,在线跟踪通过指数加权平均自适应更新物体表观特征。结果 实验结果表明,在OTB100（object tracking benchmark）数据集上,本文方法的成功率为67.9%,超越跟踪器ATOM （accurate tracking by overlap maximization）1.5%;在VOT （visual object tracking）2018数据集上平均期望重叠率（expected average overlap,EAO）为0.44,超越ATOM 4%。结论 本文通过构建全局上下文信息增强的二阶池化调制子网络来学习高效的表观模型,使跟踪器达到目前领先的性能。     

基于鲁棒子空间学习的粒子滤波跟踪算法*

线性子空间模型能够有效地描述目标表面受到光照和姿势变化的情况,然而大多数基于子空间表面模型的目标跟踪算法是在跟踪之前通过训练不同光照和姿势下目标的观测图像,得到一组特征基,并用这组特征基表示不同时刻目标表面变化,一旦训练完成之后,特征基就保持不变,不能在线更新。采用增量子空间学习的方法来构建目标表面的特征基,该特征基能够在线适应目标表面的变化。另一方面,传统的子空间学习方法是基于最小二乘重构误差,该方法容易受到异常测量数据的影响,为此采用鲁棒的子空间学习方法来降低异常测量数据对特征空间更新的影响。最后将鲁     

结合目标预测位置的压缩跟踪

目的：提出结合目标预测位置的压缩跟踪算法用于提高目标跟踪的准确度。方法：选择随机间距稀疏Toeplitz矩阵作为投影矩阵,对原始多尺度Haar-like特征进行压缩;然后,将样本与Mean Shift算法框架下的预测位置的距离权重输入Bayes分类器,形成分类背景与目标的判别函数;最后对参数的更新方式进行优化,提出了参数自适应的学习模式。结果：与目前较流行的6种目标跟踪算法在20个具有挑战性的序列中进行比较,实验结果表明本文提出的算法平均跟踪成功率比压缩跟踪算法将近高27%,平均运行时间为0.15秒/帧。结论：本文采用了结合预测位置的压缩跟踪算法,在参数更新阶段采用了非线性参数学习模式,实验表明结合目标预测位置的跟踪算法比一般的跟踪算法更具有鲁棒性,更能适应遮挡等情况,跟踪的效果也更加平滑。     

利用时空特征编码的单目标跟踪网络

目的 随着深度神经网络的出现,视觉跟踪快速发展,视觉跟踪任务中的视频时空特性,尤其是时序外观一致性(temporal appearance consistency)具有巨大探索空间。本文提出一种新颖简单实用的跟踪算法——时间感知网络(temporal-aware network, TAN),从视频角度出发,对序列的时间特征和空间特征同时编码。方法 TAN内部嵌入了一个新的时间聚合模块(temporal aggregation module, TAM)用来交换和融合多个历史帧的信息,无需任何模型更新策略也能适应目标的外观变化,如形变、旋转等。为了构建简单实用的跟踪算法框架,设计了一种目标估计策略,通过检测目标的4个角点,由对角构成两组候选框,结合目标框选择策略确定最终目标位置,能够有效应对遮挡等困难。通过离线训练,在没有任何模型更新的情况下,本文提出的跟踪器TAN通过完全前向推理(fully feed-forward)实现跟踪。结果 在OTB(online object tracking:a benchmark)50、OTB100、TrackingNet、LaSOT(a high-qua...     

压缩感知目标跟踪

视频分析通常在分类或检测等高级任务之前解码并重构视频序列。但是,有时希望只进行视频分析而不暴露敏感信息,例如人员身份。提出了一个能够跟踪目标而不需要重构视频序列的编码方案。根据压缩感知理论,用每帧的少量伪随机投影编码一个视频序列。解码器利用背景消除图像的稀疏性重构前景目标。以粒子滤波器估计的目标位置作为先验知识,可以改进前景目标位置的重构。该编码方案同时具有隐私保护和安全加密功能。