基于粒子滤波和稀疏表示的视频目标跟踪

文中将视频目标跟踪看成在粒子滤波框架下的稀疏表示问题,提出了具鲁棒性的视觉跟踪方法。在跟踪过程中,将目标的先验知识和目标状态及其观测结果联系起来构造贝叶斯概率模型,根据基本粒子滤波算法对目标位置进行估计。候选目标通过目标模板和琐碎模板稀疏表示,用l1范数稀疏正则化算法求解稀疏问题,选取具有最小残差的候选目标为跟踪结果。通过动态更新模板和非负性约束两种策略,使算法在目标遮挡、噪声、形变等各种干扰因素下,均达到了很好的跟踪性能。     

基于协方差描述子稀疏表示的前视红外建筑物目标跟踪锁定

作为前视红外成像末制导的关键部分,红外目标跟踪是一个极具挑战性的课题。本文针对前视红外建筑物目标,提出了一种基于协方差描述子稀疏表示的红外目标跟踪框架。首先,提取红外建筑物目标的协方差描述子特征;其次,由于协方差描述子属于黎曼空间,采用log-Euclidean变换将其转换到欧式空间;最后,在粒子滤波的理论框架基础上,采用目标在字典中的稀疏表示作为观测模型,对红外建筑物目标进行表示,通过贝叶斯状态推理框架进行目标跟踪。对前视红外建筑物目标的跟踪实验表明,该方法在跟踪准确度及鲁棒性方面体现出了优良的特性。     

基于稀疏表示模型的红外目标跟踪算法

针对红外图像序列中目标与背景的对比度低、灰度特征易受噪声影响等问题,提出了一种基于稀疏表示模型的红外目标跟踪算法。在粒子滤波的理论框架基础之上,采用目标在超完备字典中的稀疏表示作为观测模型,对红外目标进行描述,从而利用了图像的稀疏表示本身对噪声和遮挡不敏感的特性,可以有效地减弱背景杂波和噪声对跟踪算法的不利影响。此外,采用了一种在线学习的方法来完成对超完备字典中目标子空间的更新,使其不断地适应背景杂波、光照等各类因素引起的目标外观变化。实验结果表明所提出的算法是稳健和有效的。     

基于视觉显著图在线更新的结构反稀疏目标跟踪算法

为提高稀疏跟踪器性能,提出一种在贝叶斯推论框架下的基于视觉显著图的结构反稀疏在线目标跟踪算法。首先将基于马尔可夫(Markov)模型的关联性视觉显著度检测算法用于当前帧并计算目标模板的显著图,其次提出全局与局部分块的结构外观模型表示候选目标,将显著图映射回每一个局部块并计算出对应的自适应权重,最后提出联合全局与局部稀疏解的度量准则度量候选目标与目标模板的相似度,从而确立在贝叶斯框架下对目标状态最佳估计。在跟踪过程中,采用反稀疏表达方式一次求解优化问题计算出所有粒子权重来提高算法效率。实验结果表明,本文算法具有良好的鲁棒性和实时性。      

基于局部结构变换域稀疏外观模型的目标跟踪

[目的]为了降低稀疏表示目标跟踪算法的计算复杂度,[方法]在粒子滤波框架下提出了基于局部结构变换域稀疏外观模型的视觉目标跟踪算法.[结果]该算法在目标区域附近提取重叠的局部图像块,并计算出所有局部图像块的二维离散余弦变换,获得图像块的变换域系数.变换域的能量集中特性被采用来降低字典的维度与候选样本的数量,并且对系数压缩一定的自由度可以抑制噪声与遮挡影响.采用被裁剪的样本与字典获得局部图像块的稀疏编码,然后将当前目标区域中所有小图像块的稀疏向量加权融合得到目标区域的稀疏表示值,并通过决策模型获取最优跟踪结果.与现有三种最新的跟踪算法比较的实验结果表明,[结论]所提算法的跟踪性能接近或超过对比算法,同时大大减小了f1范数最小化的计算复杂度.     

基于稀疏度约束与动态组结构稀疏编码的鲁棒视觉跟踪

目标编码系数的稀疏性使得L1跟踪成为解决遮挡目标跟踪的有效方法之一,但是现有稀疏编码算法没有利用L1跟踪中编码系数的特殊稀疏结构.本文基于目标模板系数稀疏度约束要求和小模板系数的空间连续性结构,利用块坐标优化原理提出一种两阶段稀疏编码算法用于视觉跟踪.在第一阶段,该算法利用正交匹配追踪求解具有约束稀疏度的目标模板系数,在第二阶段,该算法利用动态组稀疏编码求解具有空间连续性的小模板系数.在粒子滤波框架下,利用提出的稀疏编码算法实现了鲁棒的视觉跟踪.实验结果表明本文提出的跟踪方法比现有跟踪方法具有更强的鲁棒性和较高的跟踪精度.     

基于稀疏稠密结构表示与在线鲁棒字典学习的视觉跟踪

L1跟踪对适度的遮挡具有鲁棒性,但是存在速度慢和易产生模型漂移的不足。为了解决上述两个问题,该文首先提出一种基于稀疏稠密结构的鲁棒表示模型。该模型对目标模板系数和小模板系数分别进行L2范数和L1范数正则化增强了对离群模板的鲁棒性。为了提高目标跟踪速度,基于块坐标优化原理,用岭回归和软阈值操作建立了该模型的快速算法。其次,为降低模型漂移的发生,该文提出一种在线鲁棒的字典学习算法用于模板更新。在粒子滤波框架下,用该表示模型和字典学习算法实现了鲁棒快速的跟踪方法。在多个具有挑战性的图像序列上的实验结果表明:与现有跟踪方法相比,所提跟踪方法具有较优的跟踪性能。     

红外复杂背景中一种融合两类跟踪框架优点的小目标跟踪算法

提出了一种融合"滤波、数据关联"跟踪框架和"目标建模、定位"跟踪框架优点的红外复杂背景中小目标跟踪算法.在算法的具体设计中,提出了一种基于非线性量化核函数直方图的小目标建模方法和一种基于目标局部区域背景复杂程度Kalman滤波的当前帧目标模板更新策略.实践证明,此算法不仅降低了传统Mean-shift迭代算法对于小目标跟踪的不稳健性,而且具有比一般Kalman滤波器更强的抗跟踪系统观测噪声扰动的能力.     

组合字典下超宽带穿墙雷达自适应稀疏成像方法

针对现有超宽带穿墙雷达稀疏成像算法大多只采用点目标稀疏基表示模型和稀疏优化的正则化参数不能被自适应调整以及目标位置不在划分网格上带来虚假像的问题,该文提出一种基于贝叶斯证据框架的自适应稀疏成像方法。该方法首先利用组合字典独立稀疏表示场景中的点目标和扩展目标,然后在建立的偏离网格稀疏表示模型的基础上分层最大化各参数的似然函数,用第1层推理结合共轭梯度算法估计组合字典的各稀疏表示系数,用第2层推理估计正则化参数和目标的偏离网格量,最终通过迭代优化参数的设置得到问题的求解。仿真和实验结果表明,该方法不仅同时自适应增强穿墙场景中的点目标和扩展目标,还消除了偏离网格目标引起的虚假像。     

光照变化下基于稀疏表示的视觉跟踪算法研究

为提高光照变化下目标跟踪算法的精度和鲁棒性,基于稀疏表示理论,提出一种光照补偿和多任务稀疏表示联合优化算法。该算法首先根据目标模板与候选目标的平均亮度差异对目标模板光照补偿,而后利用候选目标构建过完备字典以稀疏表示光照补偿后的目标模板,并将所得问题转化为一个多任务优化问题,然后利用所得稀疏编码矩阵快速剔除无关候选目标,最后基于重构误差对剩余候选目标进行局部结构化评估,进而实现目标的精确跟踪。实验结果表明,与现有主流算法相比,剧烈光照变化情况下,所提方法可显著改善目标跟踪精度及鲁棒性。