基于Mean-shift的改进目标跟踪算法

传统的Mean-shift目标跟踪算法对背景因素比较敏感,采用核加权直方图的方法计算目标模板与候选区域目标特征往往无法实现对运动目标的准确定位。在研究传统算法的基础上,改进了Mean-shift算法中目标特征选取机制,即目标模板采用背景加权,候选目标区域采用核加权。仿真结果表明,该方法实现了在复杂环境背景下对运动目标更加准确的跟踪。     

Mean Shift tracking with multiple reference color histograms

The Mean Shift tracker is a widely used tool for robustly and quickly tracking the location of an object in an image sequence using the object’s color histogram. The reference histogram is typically set to that in the target region in the frame where the tracking is initiated. Often, however, no single view suffices to produce a reference histogram appropriate for tracking the target. In contexts where multiple views of the target are available prior to the tracking, this paper enhances the Mean Shift tracker to use multiple reference histograms obtained from these different target views. This is done while preserving both the convergence and the speed properties of the original tracker. We first suggest a simple method to use multiple reference histograms for producing a single histogram that is more appropriate for tracking the target. Then, to enhance the tracking further, we propose an extension to the Mean Shift tracker where the convex hull of these histograms is used as the target model. Many experimental results demonstrate the successful tracking of targets whose visible colors change drastically and rapidly during the sequence, where the basic Mean Shift tracker obviously fails.     

基于DSP的主动视觉系统

为了提高目标检测的快速性与准确性,简化基于粒子滤波的目标跟踪算法中的直方图计算,提高检测和跟踪算法在基于DSP(数字信号处理器)的主动视觉系统上的运行速度,提出了一种基于DSP的机器人主动视觉系统.该系统通过改进的EMCV(embedded computer vision library)与启发式搜索方法,在DSP上实现了AdaBoost检测算法;利用增量式直方图计算算法实现粒子滤波中颜色直方图与边缘方向直方图的计算,将直方图融合到观测模型中,在DSP上实现并优化了目标跟踪算法.实验证实了该主动视觉系统中算法的快速性与系统的鲁棒性.     

基于背景抑制颜色分布新模型的合成式目标跟踪算法

传统的基于直方图分布的目标颜色模型, 由于跟踪过程的实时性要求其区间划分不宜过细, 因此易导致同一区间有差异的颜色难以区分; 此外, 还存在易受背景干扰的问题. 本文提出一种新的背景抑制目标颜色分布模型, 并在此基础上设计了一个合成式的目标跟踪算法. 新的颜色分布模型将一阶及二阶统计信息纳入模型, 并设计了基于人类视觉特性的权重计算方式, 能有效区分同一区间内的差异色且抑制背景颜色在模型中的比重; 算法基于该颜色模型构建目标的产生式模型, 并引入结合方向梯度直方图(Histogram of oriented gradient, HOG) 特征的相关滤波器对目标形状进行判别式建模, 同时将两个模型相互融合; 针对融合参数不易设计的难点, 分析并建立了一套定性原则, 用于判定模型各自的可信度并指导模型更新; 最终利用粒子群算法的搜索机制对候选目标的位置、尺度进行搜索, 其中适应值函数设计为两个跟踪器的融合结果. 实验结果表明, 本文算法在绝大多数情况下准确率较对比算法更优且能满足实时性要求.     

空间相关背景加权直方图均值漂移目标跟踪

针对传统的基于直方图的均值漂移跟踪算法, 当目标出现于复杂跟踪条件时, 因无法显著区分颜色相近的目标或背景而导致跟踪失败的问题, 提出一种基于空间相关背景加权直方图的均值漂移跟踪算法, 并给出了推导过程. 实验结果表明, 该算法通过在目标模型中减少背景显著特征来增强目标定位, 能在遮挡、光照变化等复杂情况下实现有效的目标跟踪, 改善了传统均值漂移算法中模板不能及时更新等方面的局限性.

     

基于边缘直方图的粒子滤波跟踪算法及其实现

以颜色直方图为特征的运动目标跟踪算法容易受到光线变化及视场内其它同色目标的干扰.采用运动目标的边缘方向直方图作为特征,利用序列重要性采样原理和粒子滤波算法实现了对人体运动目标的跟踪.实验显示了该算法在光线变化及存在同色目标干扰时能够有效跟踪目标.在算法实现过程中,采用积分图计算边缘方向直方图,减少了计算时间,提高了计算速度,达到了实时跟踪的效果.     

亮度自适应的保熵直方图均衡化方法

直方图均衡化是一种简单有效的图像对比度增强技术,由于它无法保持图像的均值亮度和熵值,因此在实际工程中很少应用。提出了一种直方图规定化的新方法以避免直方图均衡化的缺点,该算法利用直方图均衡化的特点--使直方图分布尽可能均匀,通过变分法求出一个在熵值不变的约束下使得图像均值亮度最大化的直方图,最后将原始直方图转换成直方图规定化后的目标直方图。通过与已有方法HE/DSIHE/MMBEBHE/BPHEME比较,结果表明该方法不仅能够保持熵值,而且可以有效地增强图像对比度,可以用于消费型电子产品中。     

基于改进的边缘直方图的图像检索方法

利用边缘直方图检索图像,因为人眼并不敏感的细微边缘也参与匹配,所以会影响检索效果。文中提出了一种改进的基于边缘直方图的检索方法,通过阈值把图像分割成目标和背景,利用梯度算子提取目标和背景之间的主要的边缘信息,避免了目标内部或背景内部的细微边缘的影响,更符合人眼的视觉特性。实验结果表明,其检索效果优于基于边缘直方图的方法。     

基于图割和模糊连接度的交互式舰船红外图像分割方法

针对舰船红外图像分割中的低对比度、边缘模糊和目标灰度不均匀问题, 提出了基于图割和模糊连接度的交互式图像分割方法. 交互方式为矩形笔刷, 选择目标和背景种子点. 分割方法为基于图割的图像分割方法, 引入模糊连接度来计算图割的似然能, 给出了模糊连接度权重的自动确定方法, 提出了基于直方图分解的高斯混合模型(Gaussian mixture model, GMM)成分个数和参数估计方法. 仿真结果表明, 新方法可实现各种复杂环境下舰船红外图像目标的有效分割.     

基于联合直方图的运动目标检测算法

从视频序列图像中检测完整的运动目标一直是计算机视觉研究的热点,基于联合直方图提出了一种运动目标检测算法。该算法利用联合直方图来描述相邻帧间的相似性,通过对视频序列中相邻两帧图像进行逐次分块,计算相邻帧对应分块的联合直方图并结合构造的相似性指标以逐步去除背景块,算法对运动目标本身不作处理,就能有效地避免检测到的运动目标出现空洞现象,最终得到了完整的运动目标。数值实验说明了该算法具有较好的检测性。     

限定误差直方图的一个改进算法

直方图是许多商用数据库系统中最常用的一种估算查询结果大小的方法。限定误差的直方图是以任意给定的误差作为前提,生成满足误差要求的直方图。文章提出了一种新的限定误差直方图的算法。在限定相同误差及时间复杂度的前提下,生成的直方数会更少。     

基于背景加权的尺度方向自适应均值漂移算法

针对经典的均值漂移算法在跟踪过程中由背景相似度、尺寸变化以及遮挡等引起的跟踪漂移问题,提出了一种基于背景加权的尺度方向自适应均值漂移跟踪算法。结合背景加权来提取目标颜色特征,充分利用了视频图像序列的空间信息,突出了目标区域的信息特征,抑制了由背景相似度和背景模糊引起的跟踪漂移现象。采用尺寸方向自适应的协方差矩阵估计方法,以适应运动目标尺寸方向的实时变化,保证了跟踪的准确性。经实验验证提出的运动目标跟踪算法较之其他经典均值漂移算法在精度和效率上都有显著提高。     

基于空间直方图的粒子滤波目标跟踪算法

空间直方图融合了目标的颜色信息和颜色的空间分布信息,比传统的颜色直方图更具有目标鉴别能力。在基于粒子滤波算法的目标跟踪系统框架中,采用简单的随机漂移模型表示系统状态模型,通过空间直方图的相似度定义来建立系统观测概率模型,提出一种基于空间直方图的粒子滤波目标跟踪算法。实验结果表明,相比传统的基于颜色直方图的粒子滤波算法,提出的算法具有更好的鲁棒性。     

基于直方图主成分变化检测的跟踪算法

序列图像中运动目标尺度在发生变化时,难以被精确跟踪。为此,提出一种基于目标直方图主成分变化检测的跟踪算法。综合考虑目标与背景的特征显著性和相似性2个因素,建立比值关系进行量化分析,选取能够最大程度区分前景目标和背景的特征,并将区分度作为权值确定直方图中所选特征的区间数。通过分析目标直方图中主成分特征分量所占的总像素数,确定目标尺度变化情况。定义一种新的带宽计算准则,自适应调整跟踪窗大小。实验结果表明,该算法能够准确地对目标尺度变化进行检测。     

基于子空间和直方图的多记忆自适应相关滤波目标跟踪算法

为了增强相关滤波算法(CF)在目标遮挡或背景干扰情况下跟踪的鲁棒性,提出基于子空间和直方图的多记忆自适应相关滤波目标跟踪算法.首先,针对CF使用的模板单一无法应对不同时期相邻帧目标表现的差异,提出利用随机更新策略学习多个目标模板,应对不同时期的目标变化.然后,针对不同的更新模板得到多个候选目标,利用子空间学习上一帧的表示系数,综合判断候选目标的准确性.同时,因为CF与子空间表示均利用模板判断跟踪结果,对背景杂乱等情况判断容易造成偏差,所以引入颜色直方图,利用统计特征作为独立的判断依据,增强算法对候选目标判断结果的准确性.在标准视频集上的实验表明,文中算法具备一定的抗遮挡及抗背景干扰能力.     

基于局部直方图的多区域目标跟踪算法

为克服光照变化和目标遮挡对运动目标跟踪的影响,提出了一种基于改进的局部敏感直方图的多区域目标跟踪算法。改进了局部敏感直方图并设计了快速算法;将改进的局部敏感直方图作为多区域跟踪算法中的目标建模方式,提高目标建模的准确性且降低提取目标特征的计算复杂度;针对多区域跟踪算法中融合各个区域块的特征相似值的需要,采用基于统计排序和最小二乘估计的参数估计方法计算整个目标块与模板的相似度。实验结果表明该算法能有效应对目标跟踪过程中光照变化、目标形变与遮挡的干扰,实现实时鲁棒的目标跟踪。     

Flattest histogram specification with accurate brightness preservation

Brightness preservation is in great demand in the consumer electronics field, when the image is effectively enhanced. Finding the flattest target histogram for contrast enhancement subject to a constrained mean brightness is proposed. After that an exact histogram specification method is employed to help meet perfect brightness preservation. The authors name such a method as flattest histogram specification with accurate brightness preservation (FHSABP). Comparing with the existing methods, experiments show that FHSABP can not only enhance the image effectively, but also preserve the brightness quite well, and so it is possible for it to be utilised in consumer electronic products.     

混合目标模型的Mean Shift跟踪算法

但固定目标模型的Mean Shift算法采用直方图进行匹配,而直方图是一种比较弱的目标特征,当背景和目标的颜色分布较相似时其跟踪效果欠佳。针对这一缺点,提出了一种采用混合目标模型的Mean Shift算法。该算法在匹配过程中使用的目标模型包含了初始帧和前一帧的信息,克服了固定目标模型难以对与背景相似目标以及旋转目标进行准确描述的缺点,获得了较好的跟踪效果。     

复杂背景下的快速机动目标跟踪算法

为了解决复杂背景及大视野场景下跟踪机动目标易丢失和跟踪精度低的难题,提出了一种复杂背景下的快速机动目标检测与跟踪算法.利用帧间差分算法提取图像中的机动目标,在初始帧建立机动目标的颜色直方图模型,将后续输入图像的像素值转化为直方图分布下的概率值;根据与目标模型的相似度,将每个候选区域的像素值作为密度;利用自适应均值漂移算法寻找机动目标的真实位置;利用卡尔曼滤波预测目标位置.实验结果表明:算法能够准确地在复杂背景和大视野场景下快速检测并跟踪机动目标.     

“平坦峰”对象的分割

对于目标所占比例很小的图像,目标在直方图中退化成平坦峰。该文根据直方图的形状,提出了一种对具有平坦峰的图像的分割方法,在具体的医学图像应用中取得了较好的分割效果。