融合运动和颜色特征的视频目标粒子滤波跟踪北大核心CSCD

研究可见光的视频运动目标跟踪问题。运用粒子滤波进行视频图像的目标跟踪时,目标特征的选择较为重要。传统的基于颜色特征的粒子滤波跟踪,在背景与目标的颜色分布相同时容易出现目标丢失现象。运动和颜色的融合信息为特征,在包含目标的局部区域内进行光流计算,并定义运动观测为粒子的运动像素数量。在粒子滤波框架下将运动观测融入到重要性抽样函数中,扩大预测样本与观测似然峰值的重叠区域;以运动和颜色的融合信息形成联合观测似然函数,并根据它们单独观测的质量自适应地确定各自权重。实验结果表明,改进的跟踪算法在背景存在颜色干扰时的鲁棒性和目标发生机动时的准确性均有提高。     

基于多特征融合的粒子滤波算法研究

传统的粒子滤波跟踪算法只依靠单一的颜色特征作为跟踪依据。在复杂背景或者遮挡物颜色与跟踪目标接近时传统的粒子滤波算法很容易造成跟踪目标丢失。针对该问题,提出一种基于多特征融合的粒子滤波算法,该算法按一定的权值系数利用目标的颜色特征和边缘特征来构建似然函数作为跟踪目标的跟踪依据,克服了依靠单一颜色特征跟踪目标的跟踪算法的不足。实验结果表明,多特征融合后的跟踪算法有较好的跟踪性能。     

基于自适应优化混合建议分布的粒子滤波算法

将状态转移先验分布和观测似然分布相结合,提出一种基于自适应退火参数优化混合建议分布的粒子滤波算法。根据当前最新的观测信息,以退火参数因子调控混合建议分布中状态转移先验分布与似然建议分布的混合率。在混合建议分布中结合自适应参数优化机制动态调整退火参数。仿真实验验证了该算法的有效性。     

一种抗遮挡与重采样的粒子滤波跟踪算法研究

针对经过多次迭代之后粒子滤波因粒子匮乏,对于光照、遮挡与旋转等问题会出现跟踪精度下降,甚至失败等问题,提出了一种似然分布自适应调整ALD方法,根据噪声因子的大小来自适应调整似然分布状态,增加先验和似然的重叠区域,有效提高滤波的稳定性,减少重采样次数;在跟踪精度不高或失败时,用局部三值模式LTP来判定所要跟踪区域,根据有效粒子所占用的面积采用动态的粒子阈值来减少重采样次数,采用模板更新来继续跟踪。实验结果表明,该算法的采样次数更少,在遮挡、旋转等条件下能有效地跟踪目标。     

一种改进的自适应优化粒子滤波算法研究

粒子滤波算法在非线性滤波领域受到广泛关注,但是该算法存在样本退化问题.为了改进粒子滤波算法的性能,这里结合自适应优化机制对粒子滤波算法的建议分布选择机制及重采样技术进行改进.对于粒子滤波的建议分布选择,提出一种基于自适应退火参数优化的混合建议分布方法.通过混合建议分布不足的分析,利用退火参数来优化控制状态转移先验分布函数和观测似然函数之间的比例,同时,基于自适应参数优化机制来动态调整退火参数的值.对于粒子滤波的重采样,提出了基于部分分层重采样优化算法的自适应重采样技术.通过有效样本大小的评估来执行自适应重采样策略,此外,基于部分分层重采样算法,利用权重优化的思想对其重采样前后权重计算的方法进行优化.通过相关算法的性能比较,所提改进粒子滤波算法的有效性得以验证.     

基于特征组合的人脸跟踪方法

针对复杂背景下的彩色视频序列图像,提出一种基于多特征组合的人脸跟踪方法.该方法采用肤色特征与运动特征来描述视频序列图像中的人脸,分别构造特征似然作为区分人脸目标与背景的置信度,并利用粒子滤波框架原理,用组合的特征似然来表征粒子权重.该方法中提出的自肤色检测算法避免了光线与类肤色像素对肤色特征的影响.在跟踪过程中根据分类...     

一种基于信息融合的粒子滤波跟踪算法

针对粒子滤波在复杂背景下容易造成跟踪目标丢失的问题,提出一种基于多特征信息融合的粒子滤波算法。该方法同时利用灰度和梯度信息描述目标,有效提高了复杂场景下对目标描述的可靠性;在此基础上,推导出多信息融合的观测似然函数,将两种信息融合在一起,使得融合算法能根据当前跟踪形势自适应调整各信息的加权,实现了信息间的优势互补。实验结果表明,该算法鲁棒性较高,明显提高了跟踪精度。     

基于粒子滤波的多特征融合视频行人跟踪算法

针对车载视频行人跟踪问题,提出一种基于粒子滤波框架下的多特征融合跟踪算法。为克服车载视频中行人运动与摄像机运动产生的非线性和非高斯性,采用基于蒙特卡罗抽样的粒子滤波跟踪算法,使用一阶自回归动态模型预测目标状态,观测模型自适应加权融合的4种互补性特征。实验结果表明,与没有粒子滤波和多特征融合的跟踪算法相比,在相同精确率水平上,该算法的召回率提高20%以上。     

非线性粒子滤波目标跟踪应用仿真

针对非线性环境中存在的机动目标跟踪问题,对基于贝叶斯估计的粒子滤波器进行研究,为解决混合退火粒子滤波重要密度函数构造的问题,在混合退火粒子滤波的基础上,通过对系统状态和观测粒子方差的研究,提出了非线性环境下动态退火参数粒子滤波的改进算法,在混合退火粒子滤波中引入动态退火参数来构造高效的重要密度函数,提高了混合退火粒子滤波的跟踪精度,应用该滤波方法对机动目标模型进行仿真,并对多种滤波跟踪算法进行性能测试和比较,仿真实验结果表明,在非线性环境下该粒子滤波方法可行有效.     

视频动态场景下运动物体的自适应跟踪算法

根据积分思想和粒子滤波理论,提出一种运动物体自适应跟踪算法。建立多特征的跟踪观测模型,采用积分策略对多个特征模型进行自适合融合和更新,通过观测似然度更新粒子滤波所需粒子数量及其分布,并在动态场景下对运动物体进行跟踪。实验结果表明,该算法相对于传统的跟踪算法在跟踪精度和实时性方面有所提高,具有较好的鲁棒性。     

一种改进的粒子滤波目标跟踪算法*

传统的Condensation跟踪算法使用状态转移分布作为采样粒子的建议分布函数,没有考虑当前的观测值,大量的粒子运算浪费在了那些具有小似然性的区域。针对该问题,提出一种基于Mean Shift以改进建议分布函数的粒子滤波跟踪方法。实验表明,由于有效地利用了当前观测值,改进的算法具有较强的鲁棒性和实时性。     

基于迭代平方根容积粒子滤波目标跟踪算法

针对粒子滤波目标跟踪算法粒子退化及跟踪精度问题,提出了一种基于马尔可夫链-蒙特卡罗(MCMC,Markov Chain Monte Carlo)的迭代平方根容积粒子滤波(ISRCPF,iterated square root cubature Kalman particle filter)算法(ISRCPF-MCMC).在该滤波算法中,利用容积数值积分原则计算非线性随机函数的均值和方差,通过正交矩阵分解代替矩阵开方,在生成的粒子滤波建议分布中融入当前量测值,提高对系统后验概率的逼近程度.然后在此基础上融合MCMC抽样算法(MH,Metropolis Hasting)对所选建议分布进行优化,增加粒子多样性,以提高跟踪精度.仿真试验结果表明,ISRCPF-MCMC算法的估计误差与其他算法相比降低至0.403％.     

结合部件分割和粒子滤波的3D人体运动跟踪

尽管随机采样降低了陷入局部极值的风险,但不能保证收敛到全局最优.为此提出了一个将人体部件分割算法嵌入到粒子滤波框架的人体运动跟踪系统.首先使用Condensation算法传播并评估粒子,然后利用基于期望最大化的部件分割算法迭代更新粒子.在迭代过程中,从采样粒子推导的姿态用于部件分割,分割结果用于确定粒子分布,使粒子逐渐接近高似然区域,从而提高找到全局最优的概率并降低采样粒子数.在HumanEva-Ⅱ数据库上的测试结果表明了文中系统的有效性,且对比实验结果也优于Condensation算法和退火粒子滤波.     

基于粒子滤波和Galerkin法的改进目标跟踪算法

在粒子滤波框架下,估计的准确性受到建议分布选取的影响很大。传统的粒子滤波通常采用系统转移概率作为建议分布,但传统的建议分布选取方法由于没有考虑新的观测信息,因此不能产生准确的估计值。为此采用一种叫做Galerkin法的数学工具去构造建议分布,依据该方法构造的建议分布相对传统的方法提高了粒子滤波估计的准确性。同时,在新的跟踪算法框架中,将颜色模型和形状模型进行自适应的融合,并提出了一种新的模型更新方法,提高了目标跟踪的稳定性。实验结果证明了该跟踪算法的有效性。     

基于灰色预测模型和粒子滤波的视觉目标跟踪算法

结合灰色预测模型和粒子滤波,提出一种新的视觉目标跟踪算法.由于粒子滤波未考虑先验信息对建议分布产生的指导作用,不能很好地逼近后验概率分布,对此,采用历史状态估计序列作为先验信息,建立该序列的灰色预测模型来预测产生建议分布.与粒子滤波、卡尔曼粒子滤波和无迹粒子滤波进行对比实验,结果表明所提出的算法在视觉目标跟踪中具有更好的性能.     

球粒子滤波视频跟踪算法

粒子退化现象是制约粒子滤波器性能的一个重要因素。为提高粒子采样质量和视频跟踪算法的精度,文中提出球粒子滤波视觉跟踪算法。将球状采样方式引入到粒子更新过程中较好地保证状态空间中粒子的有效性。与传统粒子滤波算法相比,这种采样方式能利用少量粒子实现分布多样性的同时,有效克服粒子退化现象。小球迭代运动可使粒子集朝较大后验概率分布区域移动。球粒子滤波算法不依赖系统状态模型特性可理想实现运动状态不规则的机动目标跟踪。实验结果表明,该算法有效提高粒子利用率,具有较好的跟踪精度。     

CBMeMBer滤波器序贯蒙特卡罗实现新方法的研究

为提升多伯努利滤波器序贯蒙特卡罗(Sequential Monte Carlo, SMC)实现中粒子采样的有效性,提出一种CBMeMBer辅助粒子滤波(Auxiliary particle filter, APF)实现的新方法.首先,利用多伯努利后验概率密度选择适合于CBMeMBer滤波器的辅助变量去重新定义采样问题.分别选择量测和先验密度分量作为辅助变量,确保最终的状态粒子能够集中在真实目标量测对应航迹的伯努利概率密度上进行采样,以使粒子向似然函数的峰值区移动,得到更为精确的多目标多伯努利(Multi-target multi-Bernoulli, MeMBer)后验概率密度的估计.同时,文中深入研究并给出了在量测更新和漏检情况下辅助变量以及多目标状态采样分布函数的设计,并研究利用渐近更新(Progressive correction, PC)算法对先验密度分量的量测更新进行迭代逼近计算,以提高最终分布函数求解的准确度.最后,针对两个典型非线性多目标跟踪问题的应用验证了算法的有效性.     

Robust object tracking under appearance change conditions

We propose a robust visual tracking framework based on particle filter to deal with the object appearance changes due to varying illumination, pose variantions, and occlusions. We mainly improve the observation model and re-sampling process in a particle filter. We use on-line updating appearance model, affine transformation, and M-estimation to construct an adaptive observation model. On-line updating appearance model can adapt to the changes of illumination partially. Affine transformation-based similarity measurement is introduced to tackle pose variantions, and M-estimation is used to handle the occluded object in computing observation likelihood. To take advantage of the most recent observation and produce a suboptimal Gaussian proposal distribution, we incorporate Kalman filter into a particle filter to enhance the performance of the resampling process. To estimate the posterior probability density properly with lower computational complexity, we only employ a single Kalman filter to propagate Gaussian distribution. Experimental results have demonstrated the effectiveness and robustness of the proposed algorithm by tracking visual objects in the recorded video sequences.     

基于混合粒子滤波的运动火焰跟踪算法

提出一种基于混合粒子滤波的运动火焰跟踪算法。针对通用粒子滤波算法计算量大的问题,提出了混合粒子滤波,将Mean Shift算法嵌入到粒子滤波中,并用自适应运动模型和目标模型自动更新的策略改善算法性能。基于混合粒子滤波提出了火焰识别和火焰跟踪相结合的运动火焰自动跟踪算法,先火焰识别,再火焰跟踪,且跟踪时,如果估计目标与模型的相似度小于阈值则切换到火焰识别阶段。识别与跟踪的相互切换保证了跟踪结果的正确性。实验结果表明混合粒子滤波具有很好的跟踪效果,与粒子滤波和Mean Shift算法相比,提高了跟踪精度;基于混合粒子滤波的火焰跟踪算法能够跟踪复杂环境下的运动火焰,提供火焰的精确位置。