基于梯度特征和颜色特征的运动目标跟踪算法

由于在复杂背景下仅针对目标的颜色或梯度特征进行跟踪存在不足,提出一种基于梯度特征和颜色特征相融合的CG_CamShift跟踪算法。该算法充分利用颜色直方图对目标全局的描述及方向梯度图对结构信息的描述,并结合Kalman滤波对运动目标位置进行预测,解决了复杂背景下光照、遮挡等引起的目标跟踪丢失等问题。实验结果表明,该方法在保障跟踪实时性的前提下提高了跟踪精度,并具有较强的鲁棒性。     

一种基于HOG和颜色双重特征的粒子滤波跟踪方法

针对传统单一颜色特征的粒子滤波跟踪算法,容易受到背景颜色、光照、目标形变的影响而造成目标跟踪的偏离和丢失的问题,提出结合HOG和颜色双重特征的粒子滤波跟踪算法。该算法利用HOG特征描述目标轮廓和形状的优点,通过加权方法结合颜色特征来提高跟踪算法的精确性和鲁棒性。实验结果表明,提出的方法比传统单一颜色特征的粒子滤波算法具有更好的鲁棒性和精确性。     

快速尺度估计的增强型多核相关滤波算法

针对核相关滤波（KCF）跟踪算法在复杂环境下其定位性能和稳定性差的问题,提出了一种快速尺度估计的增强型多核相关滤波跟踪算法。该算法针对核相关滤波算法无法适应跟踪过程中目标尺度变化,将快速判别式尺度估计移植至核相关滤波跟踪框架,解决了跟踪过程的目标尺度问题。对于单个特征的单核相关滤波器在复杂环境中跟踪适应性差的问题,提出了一种多特征互补的多核相关滤波器。该滤波器利用KCF多通道特性以及不同特征可以描述不同信息,采用多个相同内核的线性组合,每个内核对应一个特征,并结合快速尺度估计,在保证算法实时性的同时进一步提高跟踪性能。通过在OTB2013目标跟踪数据集上进行实验,该算法与近年来性能优异的算法进行对比,结果表明,与传统的使用HOG特征的KCF算法相比精度上提高了10.9%,成功率提高了16.2%;与使用CN特征的CN2算法相比,精度上提高了20.6%,成功率提高了19.6%。实验结果表明,所提算法在目标尺度变化以及复杂环境下的跟踪效果均优于其余相关滤波算法,证明了该算法的有效性以及鲁棒性。     

基于相关滤波融合多特征的运动目标跟踪方法

针对复杂环境下仅使用单一图像特征跟踪精度和鲁棒性差的问题,提出一种多特征融合的相关滤波目标跟踪算法。该算法首先从目标和背景区域分别提取方向梯度直方图(Histogram of oriented gradient,HOG)特征、颜色直方图特征和卷积特征,采用固定权重方法融合HOG特征和颜色直方图特征的特征响应图,然后将该层融合结果与卷积特征响应图采用自适应权重融合策略进行融合,基于融合后的响应图估计出目标位置,并采用尺度估计方法解决目标尺度变化问题,最后采用稀疏模型更新策略进行模型更新。在OTB-2013公开标准测试集中验证本文算法性能,并与主流的目标跟踪算法进行了对比分析。实验结果表明,与其中最优算法相比,本文算法的平均距离精度值和平均重叠精度值都有所提高。本文算法由于有效地利用了HOG特征、颜色直方图特征和卷积特征,在复杂场景下目标跟踪的准确性和鲁棒性都优于其他算法。     

融合层次特征和混合注意力的目标跟踪算法

目标跟踪任务中,全卷积孪生网络的目标跟踪（SiamFC）算法在目标遮挡、光照变化等场景时会表现出鲁棒性较差、丢失跟踪目标等问题,为此提出一种结合特征融合和注意力机制的目标跟踪算法。首先,采用ResNet50作为主干网络提取更充分的目标特征;其次,结合注意力机制对特征进行筛选,将筛选后的低层模板特征与高层模板特征分别同对应搜索特征做互相关操作后进行自适应加权融合,提升网络对正负样本的辨别力。在OTB100数据集上测试,所提算法的精度和成功率分别为81.25%和64.06%;在LaSOT数据集上测试,该算法的精度和成功率分别为49.4%和50.1%。实验结果表明,该算法目标跟踪性能优于全卷积孪生网络算法,且在处理复杂场景时有更好的鲁棒性。     

融合层次特征和混合注意力的目标跟踪算法

目标跟踪任务中,全卷积孪生网络的目标跟踪（SiamFC）算法在目标遮挡、光照变化等场景时会表现出鲁棒性较差、丢失跟踪目标等问题,为此提出一种结合特征融合和注意力机制的目标跟踪算法。首先,采用ResNet50作为主干网络提取更充分的目标特征;其次,结合注意力机制对特征进行筛选,将筛选后的低层模板特征与高层模板特征分别同对应搜索特征做互相关操作后进行自适应加权融合,提升网络对正负样本的辨别力。在OTB100数据集上测试,所提算法的精度和成功率分别为81.25%和64.06%;在LaSOT数据集上测试,该算法的精度和成功率分别为49.4%和50.1%。实验结果表明,该算法目标跟踪性能优于全卷积孪生网络算法,且在处理复杂场景时有更好的鲁棒性。     

HLBP纹理特征Mean Shift目标跟踪算法

经典Mean Shift目标跟踪算法采用单一颜色特征建立目标模型,在目标颜色与背景颜色相近或遮挡的情况下,目标跟踪鲁棒性差,为此,提出另一种Mean Shift目标跟踪算法。采用Haar型局部二值模式(Haar local binary pattern,HLBP)算子提取HLBP纹理特征,利用HLBP纹理特征具有较强辨识度、对光照变化不敏感等特点,代替原始视频图像序列,建立HLBP纹理特征的空间概率密度分布模型来表征目标特征;在此基础上,在Mean Shift框架下获取目标位置估计值,实现目标的跟踪。对比实验结果表明,该算法具有较高的目标跟踪精度和鲁棒性。     

基于多尺度特征提取的均值漂移目标跟踪算法

为在图像对比度较低、相似目标过多等情况下较好地实现目标跟踪,提出一种基于多尺度特征提取的均值漂移跟踪算法.前一帧目标区域的特征点经匹配得到后续帧目标区域的特征点,利用所得特征点集的中心坐标修正均值漂移搜索窗位置,以此为约束条件,减小均值漂移迭代产生的偏差.实验结果表明,该算法可以提高跟踪精度、鲁棒性及实时性.     

结合ORB特征和色彩模型的视觉跟踪算法

为解决CAMShift算法在色彩相似背景下跟踪失效的问题,提出一种结合ORB特征点和目标色彩模型的视觉跟踪算法。运用ORB特征匹配检测目标的初始位置,提出自适应的色彩分割阈值算法以提高目标的色彩模型精度,并在跟踪过程中通过ORB特征点包含信息对搜索窗口进行修正。然后对目标的丢失增加判断方法,并且建立迭代更新的特征模板用于重新定位丢失目标。实验结果证明,与CAMShift算法和基于特征提取的同类改进算法相比,该算法在目标快速运动场景下的跟踪具有较好的鲁棒性,能够对错误的跟踪结果进行判断并修正,并在计算效率上得到较大的提升。     

多特征分层融合的相关滤波鲁棒跟踪

目的 为提高目标跟踪的鲁棒性,针对相关滤波跟踪中的多特征融合问题,提出了一种多特征分层融合的相关滤波鲁棒跟踪算法。方法 采用多通道相关滤波跟踪算法进行目标跟踪时,从目标和周围背景区域分别提取HOG（histogram of oriented gradient）、CN（color names）和颜色直方图3种特征。提出的分层融合算法首先采用自适应加权融合策略进行HOG和CN特征的特征响应图融合,通过计算特征响应图的平滑约束性和峰值旁瓣比两个指标得到融合权重。将该层融合结果与基于颜色直方图特征获得的特征响应图进行第2层融合时,采用固定系数融合策略进行特征响应图的融合。最后基于融合后的响应图估计目标的位置,并采用尺度估计算法估计得到目标更准确的包围盒。结果 采用OTB-2013（object tracking benchmark 2013）和VOT-2014（visual object tracking 2014）公开测试集验证所提跟踪算法的性能,在对多特征分层融合参数进行分析的基础上,与5种主流基于相关滤波的目标跟踪算法进行了对比分析。实验结果表明,本文算法的目标跟踪精度有所提高,其跟踪精度典型值比Staple算法提高了5.9%（0.840 vs 0.781）,同时由于有效地融合了3种特征,在多种场景下目标跟踪的鲁棒性优于其他算法。结论 提出的多特征分层融合跟踪算法在保证跟踪准确率的前提下,跟踪鲁棒性优于其他算法。当相关滤波跟踪算法采用了多个不同类型特征时,本文提出的分层融合策略具有一定的借鉴性。