基于多特征相关滤波的红外目标跟踪

为实现在复杂背景和多干扰条件下红外目标的稳 定跟踪,提出一种基于多特征相关滤波的红外目标 跟踪算法。首先综合考虑生物视觉关注特性及目标运动特性,提取目标区域的空间特征和 运动特征,进而融合一种改进的卷积特征,生成多特征权值函数;然后在传统 相关滤波的基础上,引入多特 征权值函数用以表征不同候选区域的重要程度,形成权值相关滤波的红外目标跟踪框架;最 终得到能够表 征目标位置的置信图,从而完成红外目标的鲁棒跟踪。在6组不同条件下红外视频序列上的 实验结果表明, 和经典目标跟踪算法相比,本文方法在复杂背景下的平均跟踪成功率提升15%左右,能够有 效应对相似虚 假目标、遮挡、背景辐射强度变化和探测器晃动等不良因素的影响,适用于复杂背景条件下 的红外目标跟踪。     

基于特征融合的粒子滤波红外目标跟踪算法

复杂环境中稳健的红外目标跟踪在自主导航、无人机探测、预警等方面具有重要研究意义.就经典粒子滤波红外目标跟踪算法中单一的灰度特征缺乏鲁棒性引起跟踪失效的问题,提出了一种基于特征融合的粒子滤波红外目标跟踪算法.结果表明,该算法能够从跟踪鲁棒性、准确性和实时性3个方面实现稳健的红外目标跟踪.     

融合灰度与显著性特征的空中红外目标跟踪

针对红外目标特征简单且信息量少导致跟踪精度不高,提出一种基于灰度和显著性特征融合的核相关滤波算法用于空中红外目标跟踪。首先,在保证目标足够特征信息量的前提下对较大的目标进行不同等级压缩。然后将提取的二维灰度特征与显著性特征按页方式进行拼接扩展成三维特征,再将融合的特征用于核相关滤波。实验表明所提算法能够适应多种环境下的空中红外目标跟踪,跟踪精度和成功率典型值分别达到84.8%和63.9%,较大部分算法有很大提高,平均跟踪速度高达125 f/s,体现出了良好的实时性。因此,本文提出的算法在保证实时性的同时提高了跟踪的可靠性,具有一定的实用意义。     

基于多特征融合相关滤波的红外目标跟踪

针对红外目标分辨率低、对比度差、信噪比低、纹理信息缺失等特点,提出一种融合多特征的红外目标跟踪算法。利用背景感知相关滤波器生成大量真实样本,对红外目标提取HOG特征和运动特征,通过线性求和方式进行特征融合,更好地发挥各自特征优势,实现对红外目标运动的精准跟踪。另外,提出使用空间加权窗代替传统相关滤波器中的余弦窗,可以更加突出目标的中心位置,同时也能很好地抑制边缘效应。采用VOT-TIR 2016数据集对算法性能进行评估,同时和15种流行算法进行比较。结果表明,本文算法在精确度和成功率上的得分分别为0.751和0.697,在精确度和成功率指标方面分别提高了8.8%和15.4%,具有一定的研究价值。     

多特征自适应融合的相关滤波目标跟踪算法

本文针对单一特征目标相关滤波算法因光照变化、目标遮挡、低分辨率和运动模糊等导致目标跟踪的稳定性较差的问题,提出了一种将多种特征进行自适应融合的跟踪算法.本文算法在FDSST算法的基础上,自适应融合梯度直方图特征HOG(Histogram of Oriented Gradient)、颜色名特征CN(Color Name)...     

基于改进的核相关滤波算法的红外目标跟踪

核相关滤波(KCF)算法在跟踪过程中由于目标受到遮挡或者目标本身的形变、大小变化等问题容易丢失目标.针对以上问题对原算法做出如下改进:一是加入检测模型响应值的方法作为判定目标是否丢失的依据,一旦判定目标丢失,模型就会暂停更新,增加采样窗口个数来扩大目标搜索范围,直至判定为重新定位目标;二是加入一种自适应的多尺度搜索策略...     

基于相关滤波的红外目标跟踪抗遮挡处理

针对传统的相关滤波算法在红外目标跟踪过程中,目标被完全遮挡后跟踪失效的问题,提出一种结合了多尺度滤波跟踪器和基于深度学习检测器的目标实时跟踪抗遮挡算法.首先使用跟踪器跟踪目标,计算目标的峰值响应强度并比较峰值响应强度与经验阈值的大小以判断目标是否被遮挡或跟踪丢失.然后当目标被遮挡或跟踪丢失时,停止更新跟踪器,由于目标被...     

基于多特征信息融合粒子滤波的红外目标跟踪

多特征信息有较好的检测性能和适应性,而粒子滤波则是一种处理目标跟踪模型的非线性和非高斯特点的有效方法,将两者优点结合并针对红外图像特点,提出一种基于多特征信息融合的跟踪算法,该方法按一定的权值系数利用目标颜色和纹理特征构建模型,并融合于粒子滤波框架中。实验表明该跟踪方法能准确地跟踪海上红外运动目标。     

基于双步相关滤波的目标跟踪算法

针对目标跟踪中因目标遮挡、目标出视野导致的跟踪失败问题,为提高相关滤波目标跟踪算法的鲁棒性,提出了一种基于双步相关滤波的目标跟踪算法。首先根据方向梯度直方图特征不同单元大小目标表征的特点,提出双步相关滤波目标跟踪框架,在提高目标跟踪精度的同时保证了跟踪速度;然后融合多种目标特征,来获得目标更加全面的特征表征,以提高目标跟踪的鲁棒性;最后提出基于目标跟踪置信度指标的目标模板自适应更新策略,来解决目标遮挡时目标模板被污染的问题。实验在OTB100标准目标跟踪数据集上进行验证,通过与其他跟踪算法进行比较结果表明,该算法与其中最优跟踪算法相比,目标跟踪精度提升6.0%,目标跟踪成功率提升5.5%,平均跟踪速度为27.4 fps,保证了目标跟踪的实时性。实际目标跟踪应用中,在目标严重遮挡等情况下,该算法仍然可以对目标进行稳定精确地跟踪。     

基于相关滤波的目标重检测跟踪

近年来，相关滤波方法由于具备运算速度快，鲁棒性强的优势，在目标跟踪领域发展迅速。然而，面对复杂场景时，现有模型难以满足实际需求。针对背景感知相关滤波方法(BACF)在目标发生自身旋转、尺度变换、运动出视野等挑战下，相关滤波器最大响应值减弱，造成跟踪精度下降的问题，提出了一种基于相关滤波的目标重检测跟踪方法。在原有背景感知相关滤波方法的基础上，引入滤波器响应检测机制，当判定到相关滤波跟踪结果不可信时，利用粒子滤波采样策略生成大量粒子，感知目标状态，重新确定目标中心位置。在此基础上，利用自适应尺度估计机制重新计算目标尺度信息，从而实现对目标的重新跟踪。为了验证改进算法的有效性，实验选取了OTB2013、OTB2015、VOT2016共3个公开数据集进行测试，同时与相关滤波及深度学习方法进行对比，从视频属性、跟踪精确度、算法鲁棒性等角度展示所有算法的性能。实验结果表明:基于相关滤波的目标重检测跟踪方法在3个公开数据集中取得较好的实验结果，并在目标发生旋转，尺度变换及运动超出视野的情况下，有效提高了BACF的准确率和成功率。     

基于核相关滤波器的高可信度自适应融合目标跟踪算法研究

目前基于核相关滤波器的几种主流算法仍然存在目标漂移甚至跟丢的情况,本文算法在Staple: Complementary Learners for Real-Time Tracking（以下简称Staple）和Large Margin Object Tracking with Circulant Feature Maps（以下简称LMCF）两种算法基础上进行融合并改进。首先利用贝叶斯公式求解出当前帧的背景和前景的直方图,对前景直方图进行均衡化,以消除噪声;其次,利用巴氏系数计算出当前帧的背景和前景的直方图的相似度值,通过数据分析设定阈值,以此消减目标与背景过于相似的问题;再次,根据所设阈值将直方图的bin值进行自适应,以此提高跟踪的分辨率;然后利用LMCF算法求出当前帧的最大峰值和平均峰值相关能量（APCE）,并根据数据分析设定合适的阈值;最后将阈值范围内的最大值和APCE值与融合系数相结合,使算法达到自适应融合。本文算法（LMCF-Staple）在公开数据集平台OTB50和OTB100上进行测试,结果显示LMCF-Staple算法的跟踪稳定性大大提高,目标的漂移情况明显减少,并且其跟踪的精确度、成功率均优于目前主流的几种算法。      

多特征融合的优化粒子滤波红外目标跟踪

针对粒子滤波重采样中粒子贫化问题,采用了权值选择的优化方法,对每个粒子的权值进行排序,选取其中权值较大的粒子参与跟踪估计,使权值较小的粒子有机会参与下一状态的估计,保证参与状态估计的大部分粒子具有多样性,有效克服粒子贫化现象。为了进一步提高跟踪性能,根据红外目标成像特点,融合目标梯度特征和灰度特征建立观测模型,并根据置信度实时调整每个特征对跟踪结果的影响,且自适应更新模板。经仿真验证,红外目标在复杂背景或遇到遮挡情况下,该算法能够精确鲁棒地跟踪目标。     

强跟踪自适应滤波器实现机动目标的精确跟踪

机动目标状态估计中的一个主要问题是:目标运动的突变性导致状态噪声无法进行统计预测.传统的EKF将噪声看成是高斯白噪声有着本质上的不足,因而无法实现稳定的跟踪.引入Sage-Husa滤波算法对有色噪声进行在线的估计,一定程度上弥补了目标运动模型不够合理的缺憾.在此基础上,从系统容错设计基本原理出发,用归一化残差功率法实时地检测可能出现的数值发散现象,一旦检测到发散,印通过一种改进的强跟踪自适应滤波器进行抑制,有效地提升了滤波的健硕性,实现了稳定跟踪.最后,针对高机动目标的运动特性,仿真验证采用变维滤波模型,用EKF对目标的简单机动进行跟踪,只有目标运动突变时才采用本文提出的算法,以提升计算的实时性.仿真结果表明此算法对高机动目标的跟踪是有效的.     

模板自适应的Mean Shift红外目标跟踪

为了解决Mean Shift跟踪算法中目标模板只能从单一图像建立且很难更新问题,提出了一种结合改进的Mean Shift与增量式支持向量机的红外目标跟踪算法。首先,根据目标区域的灰度直方图对目标进行描述,然后采用标准Mean Shift搜索目标,结合子图图像矩特征进行二次搜索,再计算下一帧搜索的窗口大小,以解决目标尺寸明显变化时造成目标丢失的问题。同时,针对目标遮挡易导致跟踪失败的问题,引入机器学习理论,采用增量式支持向量机自适应更新模板,则目标跟踪问题转换为目标和背景的分类问题。实验结果表明:提出的改进算法在目标尺寸、姿态发生变化或出现部分遮挡时,能有效跟踪目标。     

基于多特征自适应融合的均值迁移目标跟踪算法

针对复杂环境下,均值迁移算法只使用 颜色特征跟踪目标鲁棒性差的问题,提出一种多特征自适应融合的MS目标跟踪算法。算法在 跟踪场景的动态变化过程中,通过选择对目标和背景区分能 力强的特征描述目标,建立多特征 融合目标模型,并设置特征重要性权值。给出了多特征融合目标定位公式。通过 动态评估不同特征在不同跟踪场 景中的可靠性,对特征权值进行动态更新以及多特征自适应融合。依据不同特征的权值给出 一种选择性模板更新机制,以减 轻目标模型的漂移。实验结果表明,提出的算法在复杂场景下,具有更高的鲁棒性和跟踪效 率。     

基于RB粒子滤波的多传感器目标跟踪融合算法

构建面向多传感器信息融合系统的粒子滤波(PF)器是拓展采样型非线性滤波应用领域的关键,针对PF在多传感器融合目标跟踪系统的有效实现问题,提出了一种基于Rao-Blackwellized(RB)PF(RB-PF)的多传感器目标融合跟踪(MT-RB-PF)算法。首先,利用RB建模技术实现跟踪系统非线性状态估计的降维处理;其次,结合多传感器融合系统特点,给出一种多量测下粒子权重优化新方法用以改善粒子权重度量的可靠性和稳定性;最终,通过标准PF和卡尔曼滤波(KF)实现非线性和线性状态分量的估计,并利用状态重构方法构建当前时刻的状态估计值。理论分析和仿真实验验证了算法的有效性。     

Infrared target tracking based on multi-feature fusion under motion platform

In order to realize infi＇ared target tracking accurately under motion platform, and make up for the shortcoming of the nuclear density estimation based on gradation feature, an adaptive kalman-mean shift algorithm based on multi-feature fusion is proposed. The target model based on edge-gradation feature fusion is applied in the mean shift algorithm. The starting position at present of an infrared target is predicted by a kaiman filter, and then a scale updating item of tracking window is appended based on the relationship between mutual information and the object scale. Then the moving object, especially the object with a variable scale, is adaptively tracked under motion platform. Experimental results demonstrate that the adaptability of mean shift algorithm is enhanced by the improved scheme, which can be applied in the process of long time tracking for the object with a variable scale.     

基于自适应形态学滤波的红外小目标检测算法

针对低对比度下小目标常被大量背景杂波和噪声干扰,检测结果不理想的问题,提出了一种基于视觉注意机制与自适应双结构元素形态学滤波的红外小目标检测方法。根据人类视觉对比机制对图像进行感兴趣区域(ROI)提取以确定候选目标,通过提取轮廓获得候选目标的尺寸,并由获取的尺寸自适应构造双结构元素。运用双结构元素形态学滤波抑制噪声和杂波信号,用中值滤波对形态学滤波后的杂点噪声进一步抑制。实验表明本文提出的算法能有效抑制噪声干扰,显著提高目标信杂比,准确检测弱小红外目标,算法具有很好的鲁棒性和实时性。