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。     

复杂运动情况下的多目标检测与追踪

针对多运动目标视频序列中目标存在过缓运动且相互间遮挡的问题,提出一种改进的混合高斯模型(Gaussian Mixture Model,GMM)进行目标检测并结合卡尔曼滤波进行跟踪的新算法;在运动背景检测中,采用三帧差法和混合高斯模型的融合算法进行目标提取,解决了过缓运动目标检测区域不完整的问题;在运动目标跟踪中,由于Kalman滤波器采用目标检测结果进行预测,对观测噪声矩阵进行自适应更新,使得跟踪的稳定性得到加强;通过对比,验证了新算法对存在过缓以及遮挡的不规律运动情况的多目标检测识别与跟踪的实时有效性与准确性。     

多特征自适应融合的军事伪装目标跟踪

针对军事伪装目标在运动过程中存在与背景分布十分相似或遮挡等强干扰情况下的跟踪问题,提出了一种基于自适应多特征融合的均值漂移算法优化的粒子滤波跟踪算法。利用背景加权后的联合直方图表述目标灰度和梯度方向信息,根据前一帧目标特征的可信度自动调节双方的权重,在粒子滤波算法的框架下,利用改进后的均值漂移算法使粒子向目标状态的最大后验核密度估计方向移动,并设计了特征融合的观测模型,以提高跟踪算法的场景适应能力。实验结果表明,该算法可实现对与背景相似的军事伪装目标的稳定跟踪,对目标的严重遮挡具有很好的鲁棒性。     

多特征融合与Kalman滤波的CAMShift跟踪算法

针对CAMShift算法在实际应用场景中受颜色和遮挡时跟踪失败的问题,提出一种多特征融合与Kalman滤波的CAMShift目标跟踪算法。多特征融合是在CAMShift算法基础上将边缘、纹理与颜色特征融合在一起,采用改进的Canny算子描述边缘特征,采用统一模式下的N-LBP构造纹理特征,并利用巴氏(Bhattacharyya)系数计算各个特征的自适应融合权值,通过不同特征之间的优势互补,增强特征的表达能力。当跟踪目标无遮挡时,使用CAMShift算法计算目标位置并更新Kalman滤波器参数,有遮挡时,使用Kalman滤波预测当前目标的位置,最后仿真实验表明,本文算法受环境影响小,相比CAMShift算法跟踪误差显著降低。     

基于高斯核密度估计的运动目标检测新方法

针对传统的核密度估计在运动目标检测中需要进行复杂的运算,并且背景模型无法自适应更新等问题,提出了基于关键帧采样的核密度估计背景建模算法。结合间隔视频序列的平均背景和相似性原理,提取具有关键背景信息的样本建立背景模型,大大缩短了背景建立的时间。同时引入融合背景更新策略,实现了背景的自适应更新,克服了光照变化对背景重建的影响。在此基础上,检测系统结合梯度和聚类消除了运动阴影。实验结果表明,该方法具有检测精度高,运行速度快等特点,更好地满足了实时性要求。     

基于自适应分块的视频目标跟踪方法研究*

针对目标跟踪中的遮挡问题,提出了一种基于颜色特征的自适应跟踪算法。该算法利用模糊K均值聚类将目标自适应分块,采用单调递减的核函数对子块进行加权,目标模型的更新只需更新子块的颜色均值,计算量小。在跟踪过程采用目标整体匹配的方法,结合设计的自适应Kalman滤波器,有效地解决了跟踪过程中的目标遮挡问题。实验结果表明,新算法能够实现目标的准确跟踪。     

基于双模型融合的自适应目标跟踪算法

针对目标跟踪过程中的光照变化、背景混乱和目标形变等问题,提出一种背景抑制的HS直方图和核相关滤波双模型融合的自适应跟踪算法。首先引入非线性核相关滤波跟踪模型;其次提出背景抑制的HS颜色直方图跟踪模型,通过分离亮度分量以减小光照干扰,并采用背景加权突出目标信息;然后提出一种自适应融合策略,根据目标与背景的HS特征相似度来动态调整两个模型融合权重,以降低背景混乱和目标姿态变化的影响;最后针对目标尺度变化问题,采用尺度金字塔估计策略进行解决。实验表明,与现有算法相比,提出的算法能更好降低光照、背景混乱等复杂因素干扰,鲁棒性更强。     

基于特征匹配滤波的自适应模板跟踪算法

针对头部目标跟踪的应用背景,在Mean Shift的框架下提出一种基于特征匹配滤波的自适应模板更新策略。该方法根据被跟踪目标在不同状态下所呈现出颜色的统计特征信息,采用颜色空间核密度估计匹配滤波的方法,对模板中局部区域像素的更新作出决策。实验结果表明,该算法有效解决了因头部旋转以及物体遮挡而导致模板不匹配的问题,实现了头部的连续跟踪,取得了很好的跟踪效果,提高了跟踪算法的整体稳定性和鲁棒性。     

一种基于运动检测的行人多目标跟踪算法

针对固定摄像头下的行人跟踪问题,提出一种基于运动检测的多目标跟踪算法。在运动目标检测中,先利用没有目标出现的视频帧建立背景图像,然后计算背景差并计算差分图像的梯度以提高运动区域的检测能力,最后利用区域合并法得到完整的运动目标区域,并间隔一定的时间更新背景模型。在检测到运动目标后转入跟踪。在跟踪目标时,对于有遮挡和没有遮挡的情况分开处理:若目标之间未发生遮挡,基于目标的中心距和加权的颜色直方图特征进行匹配跟踪;当发生遮挡时,用卡尔曼滤波器预测目标的位置。实验证明,相对于传统的基于背景差法的多目标跟踪,该算法能提取更完整、准确的目标区域,对行人这一非刚性目标能实现较好的跟踪。     

基于颜色的快速人体跟踪及遮挡处理

为了对被跟踪到的运动员进行运动姿态以及运动参数的分析,给运动员的训练提供科学合理的参考,提高比赛成绩,研究了面向体育视频的运动目标跟踪技术,提出了一种基于Mean Shift的综合算法.首先,根据背景加权直方图选择跟踪目标与背景图像的差别最显著的部分作为跟踪特征,以减少背景信息对跟踪效果的影响;其次,针对Mean Shift算法需要对图像进行穷举匹配的问题,利用Kalman滤波对目标的状态进行有效预测,减少了匹配运算次数,改善了快速运动目标的跟踪效果,提高了跟踪算法的稳健性;最后运用基于核的Mean Shift算法对运动目标进行跟踪,同时进行目标模板的实时更新,实现了对体育视频中运动员的稳定实时的跟踪.该方法成功地解决了部分遮挡、背景混乱以及目标尺寸变化等问题.     

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。     

Moving object detection using region tracking

For many vision-based systems, it is important to detect a moving object automatically. The region-based motion estimation method is popular for automatic moving object detection. The region-based method has several advantages in that it is robust to noise and variations in illumination. However, there is a critical problem in that there exists an occlusion problem which is caused by the movement of the object. The occlusion problem results in an incorrect motion estimation and faulty detection of moving objects. When there are occlusion regions, the motion vector is not correctly estimated. That is, a stationary background in the occluded region can be classified as a moving object.In order to overcome this occlusion problem, a new occlusion detection algorithm is proposed. The proposed occlusion detection algorithm is motivated by the assumption that the distribution of the error histogram of the occlusion region is different from that of the nonocclusion region. The proposed algorithm uses the mean and variance values to decide whether an occlusion has occurred in the region. Therefore, the proposed occlusion detection and motion estimation scheme detects the moving regions and estimates the new motion vector, while avoiding misdetection caused by the occlusion problem. The experimental results for several video sequences demonstrate the robustness of the proposed approach to the occlusion problem.This work was presented in part at the 8th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 24–26, 2003     

一种动态场景下运动对象分割新算法

视频运动对象分割是计算机视觉和视频处理的基本问题。在摄像机存在全局运动的动态场景下,准确分割运动对象依然是难点和热点问题。本文提出一种基于全局运动补偿和核密度检测的动态场景下视频运动对象分割算法。首先,提出匹配加权的全局运动估计补偿算法,消除动态场景下背景运动对运动对象分割的影响;其次,采用非参数核密度估计方法分别估计各像素属于前景与背景的概率密度,通过比较属于前景和属于背景的概率及形态学处理得到运动对象分割结果。实验结果证明,该方法实现简单,有效地提高了动态场景下运动对象分割的准确性。     

基于背景差分的核密度估计前景检测方法

针对非参数核密度估计算法前景检测不够精确、运算量大的问题,提出了一种基于背景差分图像的核密度估计前景检测方法。该方法结合了单高斯模型和核密度估计模型进行初始背景建模,利用背景差分图像,过滤掉非动态背景区域,对动态背景区域采用核密度估计进行像素分类。同时,对非动态背景区域,采用渐进式更新;对动态背景区域,采用非参数核密度估计进行更新。实验结果表明,该算法能够精确地分割出前景目标,减少了误检噪声,降低了运算量。     

基于背景差分法和CAMShift法的运动目标跟踪系统的设计与实现

针对云台摄像头转动时会暂时性丢失跟踪的运动目标的问题,提出了一种基于背景差分法和连续CAMShift法的运动目标跟踪系统的设计方案。该系统在云台摄像头静止的情况下采用改进的背景差分法检测运动目标,在云台摄像头转动的过程中采用连续CAMShift法跟踪运动目标,并通过型心坐标追踪运动目标的轨迹。仿真结果表明,结合背景差分法和连续CAMShift法的运动目标跟踪系统在一定程度上满足了实时性与稳定性的要求。     

基于粒子滤波的人脸跟踪算法

人物跟踪技术是目前智能监控系统的核心方法之一,针对人脸运动的非线性非高斯的特点,引入粒子滤波算法来进行运动预测估计,抵抗遮挡干扰。同时,根据人脸结构特点,提出了一种分块颜色直方图,用以描述人脸的特征。并且根据预测精度对预测过程中目标运动速度和过程噪声方差进行自适应更新。实验结果表明,在人脸的旋转,肤色和部分遮挡影响下跟踪精度较高,抵抗光照环境变化,以及人脸大小变化等的鲁棒性较强。     

特征融合和聚类核函数平滑采样优化的粒子滤波目标跟踪方法

针对复杂场景下的目标跟踪问题,提出了一种改进的粒子滤波目标跟踪方法。利用背景加权后的联合直方图描述目标灰度和梯度特征信息,在粒子滤波算法的框架下,设计了一种自适应特征融合观测模型来适应场景的不断变化;同时针对传统粒子滤波算法存在的粒子退化问题,提出了一种基于聚类核函数平滑采样的方法。理论仿真和实际场景的实验结果表明,该算法适应性更强,精度更高,能有效跟踪复杂场景下的运动目标。     

遮挡判定下多层次重定位跟踪算法

目的 目标遮挡一直是限制跟踪算法精确度和稳定性的问题之一,针对该问题,提出一种抗遮挡的多层次重定位目标跟踪算法。方法 通过平均峰值相关能量动态分配特征权重,将梯度特征与颜色直方图特征动态地结合起来进行目标跟踪。利用多峰值检测和峰值波动情况进行目标状态判定,若目标状态不理想,则停止模板更新,避免逐帧更新导致目标漂移,继续跟踪目标;若判定目标遮挡,则提取对应特征点,使用最邻近距离比进行特征匹配和筛选,丢弃负样本的最邻近样本作为二次筛选,利用广义霍夫变换进行第3次筛选并重定位目标,对目标继续跟踪。结果 在标准数据集OTB（object tracking benchmark）100和LaSOT（large-scale single object tracking）上的实验结果显示,本文算法的精确率分别为0.885和0.301,相较于Staple算法分别提升了13.5%和30.3%。结论 在目标发生遮挡的场景中,本文方法能够重定位目标并且继续跟踪,优化后的模板更新策略提高了算法速度。目标状态的判定有效估计了目标遮挡问题,可以及时采取应对策略,提高算法在复杂环境下的稳定性。     

自适应融合角点特征的Camshift目标跟踪

为了能够实时有效地跟踪运动目标,提出了一种新的自适应融合角点特征和颜色特征的Camshift目标跟踪算法。该算法融合了角点的特征不变性,并采用Mean-Shift算法提供的非参数核密度估计的统计思想,计算各特征的概率密度函数,用Bhattacharyya系数作为相似性度量函数,利用相似性度量值之比自适应地融合角点特征和颜色特征,将得到的新的概率密度分布结合Camshift跟踪算法实现目标跟踪。测试结果表明,该算法比传统的Camshift算法跟踪效果更好,更准确。