动态背景下的稀疏光流目标提取与跟踪

目的 针对背景和摄像机同时运动情况下的运动目标提取与跟踪,提出一种基于稀疏光流的目标提取与跟踪新方法。方法 首先,利用金字塔LK光流法生成光流图像匹配相邻两幅图像的特征点,依据光流图像中的位移、方向等光流信息初步划分背景和前景目标的特征点;然后利用中心迭代法去除不属于目标运动区域的噪声特征点;最后,通过前N帧图像目标特征点的最大交集得到属于目标的稳定特征点并在后续帧中进行跟踪。对于后续跟踪图像中存在的遮挡问题,引入了一个基于特征点的遮挡系数,运用Kalman预估算法得到目标位置的预测,并且在目标重新出现时能够迅速定位目标。结果 与已有的光流匹配算法相比,本文算法的目标特征点误检率降低了10%左右,成功跟踪率达到97%;引入预估器使得本文算法对有遮挡运动目标也能够实现准确跟踪和定位。结论 本文算法对复杂动态背景下无遮挡和有遮挡的持续运动目标跟踪均具有准确识别定位性能,满足实时要求,适用于缓慢或者快速移动的运动场景目标提取和目标跟踪。     

一种改进的Camshift/Kalman运动目标跟踪算法

针对目标跟踪中的目标遮挡、丢失等情况,提出了一种改进的基于空间边缘方向直方图的Camshfit/Kalman跟踪算法.首先,利用空间边缘梯度方向作为匹配信息,同时自适应修正每帧中的匹配模板,再使用Kalman滤波器对运动目标的位置进行预测更新,以克服目标遮挡情况及噪声的干扰.实验表明,该算法能够较好处理目标遮挡情况,实现运动目标的高精度跟踪.     

基于QP_TR信任域方法的低信噪比序列图像目标跟踪*

运动平台上低信噪比序列图像中的目标跟踪面临着两大困难:平台运动导致图像存在全局平移,使得目标在相邻帧间脱离跟踪算法搜索窗;图像中的干扰使得跟踪窗口经常跳动而导致跟踪失败.鉴于QP_TR信任域算法的优良性能,针对上述两个问题提出了一种新的基于QP_TR信任域和Kalman滤波的跟踪算法.该算法利用QP_TR进行图像稳定和模板匹配,通过Kalman滤波器状态估计滤除干扰.与三步搜索方法相比,加大了搜索窗大小的同时减少了模板匹配的次数,提高了性能.在真实图像序列上进行的实验表明,该算法能有效地稳定运动图像,实现运动平台上低信噪比序列图像中目标的稳定跟踪.     

多分辨率LK光流联合SURF的跟踪方法

针对交通监控中运动目标形变、雾霾天气、高速、光照不均、部分遮挡等复杂情况导致Lucas-Kanade（LK）算法跟踪不稳定问题,提出基于多分辨率LK光流算法联合快速鲁棒性特征（SURF）的跟踪算法。所提算法构建图像多分辨率小波金字塔,解决传统LK算法中同一像素点帧间大尺度运动易丢失问题;同时联合SURF尺度不变特征变换算法,提取特征点进行光流跟踪,并制定自适应模板实时更新策略;在减少光流计算量的同时增强运动目标抗复杂环境的能力。实验结果表明,新方法中特征点匹配准确快速,自适应性强,在交通复杂化境中跟踪稳定。     

角点检测技术研究进展

角点是图像目标的重要的局部特征,角点检测是低层次图像处理的一个重要方法。角点检测在光流计算、运动估计、形状分析、相机标定和3D重建、视觉的定位和测量等方面都有重要的应用;根据实现方法不同可将角点检测算法分为基于模板的方法、基于边缘的方法、基于亮度变化的方法,并将现有的角点检测方法作了较为详细的分析、比较。     

一种改进的全局光流估计方法

基于光流基本约束和平滑性约束条件的Horn-Schunck光流场佑计算法是图像运动估计的重要方法。但是,该方法存在在梯度值较小处运动参数估计不准确的问题;同时,现有的改进方法由于步及到可调参数的人工选取,并在阈值设置过高时容易在运动目标区域产生空洞,限制了光流法的应用。对光流基本约束项的权函数加以改进,给出了两种改进的光流估计算法。实验结果表明,改进算法能够在权函数阂值设置过高时降低对可靠光流的抑制,提高了算法的自适应性,为运动目标检测跟踪提供了有力条件。     

一种基于SIFT特征光流的运动目标跟踪算法

针对传统光流跟踪算法计算复杂度高、受噪声影响大的问题,提出了一种基于尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transform,SIFT)和卡尔曼滤波器的特征点光流跟踪算法。首先,利用SIFT算法提取图像中的特征点;然后,根据最小绝对值误差准则对运动目标的特征点进行匹配,建立卡尔曼滤波器方程来计算特征点光流;最后,通过光流特征聚类实现运动目标的识别与跟踪。实验结果表明,算法对自然场景中的运动目标具有良好的跟踪特性,稳定性好,计算量小,易于实现。     

多视角约束级联回归的视频人脸特征点跟踪

近年来,静态图像中人脸特征点检测算法得到了极大的改进,然而,由于真实视频中头部姿态、遮挡和光照等因素的变化,人脸特征点检测和跟踪仍然具有挑战性。为了解决这一问题,提出一种多视角约束级联回归的视频人脸特征点跟踪算法。首先,利用三维和二维稀疏点集建立变换关系,并估计初始形状;其次,由于人脸图像存在较大的姿态差异,使用仿射变换对人脸图像进行姿态矫正;在构造形状回归模型时,采用多视角约束级联回归模型减小形状方差,从而使学习到的回归模型对形状方差具有更强的鲁棒性;最后,采用重新初始化机制,并在特征点正确定位时使用归一化互相关（NCC）模板匹配跟踪算法建立连续帧之间的形状关系。在公共数据集上的实验结果表明：该算法的平均误差小于眼间距离的10%。     

分层分区域管理的实时图像跟踪算法

为了实现当前屏幕图像特征点与模板图像中对应尺度下部分区域中特征点的快速匹配,解决图像跟踪算法中匹配精度与效率问题,提出一种特征点分层分区域管理的图像跟踪算法.在预处理阶段,对模板图像构造层次表示并对各尺度下的图像进行区域划分,在每个区域内同时提取ORB(oriented FAST and rotated BRIEF)特征点和Harris特征点,由ORB特征描述子计算区域图像的词袋特征向量,由此构建图像特征点的分层分区域管理模式.在实时跟踪阶段,根据摄像机位姿跟踪的情况区分预测跟踪、重定位跟踪和光流跟踪3个分支.在预测跟踪和重定位跟踪中,先快速定位实时图像对应的模板图像的尺度层与区域,再通过实时采集的图像与模板图像中对应尺度下部分区域中特征点的局部匹配,实时地计算摄像机的位置和方向;在光流跟踪过程中对光流算法跟踪点进行实时更新,延长光流算法的运行持续时间.利用公开图像数据库中不同分辨率的模板图像在移动终端上进行实验的结果表明,文中算法性能稳定,匹配误差在1个像素以内;系统运行帧率总体稳定在20~30帧/s.     

基于尺度不变特征的光流法目标跟踪技术研究

针对目标跟踪问题中目标和场景动态变化的问题,提出了一种结合尺度不变特征变换（SIFT）和光流估计算法并改进模板更新策略的目标跟踪算法。SIFT特征是一种局部特征,具有尺度和旋转不变性。光流场反映的是一种全局特征,表示像素点强度的变化。SIFT特征点可以很好地满足光流估计的条件。实验结果表明这种改进后的目标跟踪算法能应用于部分遮挡的情况,并且相对于传统光流法具有更高的精确度。