自适应多特征融合相关滤波目标跟踪

目的 针对现实场景中跟踪目标背景复杂、光照变化、快速运动、旋转等问题,提出自适应多特征融合的相关滤波跟踪算法。方法 提取目标的HOG（histogram of oriented gradients）特征和利用卷积神经网络提取高、低层卷积特征,借助一种自适应阈值分割方法评估每种特征的有效性,得到特征融合的权重比。根据权重系数融合每种特征的响应图,并据此得到目标的新估计位置,利用尺度相关滤波器计算目标尺度,得到目标尺度完成跟踪。结果 在OTB（object tracking benchmark）-2013公开数据集上进行实验,在对多特征融合进行分析的基础上,测试了本文算法在11种不同属性下的跟踪性能,并与当前流行的7种算法进行对比分析。结果表明,本文算法的成功率和精确度均排名第1,相较于基准算法DSST （discriminative scale space tracking）跟踪精确度提高了4%,成功率提高了6%。在复杂场景下比其他主流算法更具有鲁棒性。结论 本文算法以DSST相关滤波跟踪器为基准算法,借助自适应阈值分割方法评估每种特征的有效性,自适应融合两层卷积特征和HOG特征,使得判别性越强的单一特征融合权重越大,较好表达了目标的外观模型,在背景复杂、目标消失、光照变化、快速运动、旋转等场景下表现出较强的跟踪准确性。     

基于核相关滤波器的目标旋转跟踪算法

提出一种新的鲁棒的旋转估计算法,以核相关滤波器理论为基础,通过在目标中心等角度间隔来采样一个样本金字塔,单独训练一个一维的角度估计滤波器,从而将目标旋转角估计问题变为一个检测问题.提出的角度估计方法具有通用性,可以辅助其它没有角度估计功能的跟踪器.在实验中,单独训练一个位移跟踪滤波器和一个尺度估计滤波器,结合本文提出的角度估计滤波器形成一个由三层滤波器组成的跟踪器.和经典的算法在不同测试数据上的对比实验表明,该算法能达到较高的跟踪精度.     

改进的核相关滤波器目标跟踪算法

针对传统单目标的核相关滤波器(KCF)跟踪算法在目标尺度变化的跟踪中存在的问题,提出了一种基于相关滤波器(CF)和尺度金字塔的多尺度核相关滤波器(SKCF)跟踪算法。首先通过传统KCF跟踪算法中分类器的响应计算当前目标是否受到遮挡,在未受到遮挡的情况下,对当前目标建立尺度金字塔;然后通过相关滤波器求取尺度金字塔的最大响应得到当前目标尺度信息;最后使用新目标图像为训练样本更新目标的外观模型和尺度模型。与核化的结构化输出(Struck)算法、KCF算法、跟踪-学习-检测(TLD)算法和多示例学习(MIL)算法进行对比,实验结果表明,所提出的多尺度核相关滤波器(SKCF)跟踪算法在五种算法中精确度和重合度都取到最高值。所提算法能够广泛应用于目标跟踪领域,对目标进行准确的跟踪。     

改进的核相关滤波器目标跟踪算法

针对核相关滤波器(KCF)目标跟踪算法在遮挡因素影响下存在目标跟踪失败的问题,在原算法KCF的基础上进行了改进.首先在KCF算法上添加遮挡判定,若没有出现遮挡,则用原KCF算法进行跟踪;若发生遮挡则用基于URTS的EM算法进行目标预测.其次将预测的目标位置反馈给原KCF算法.最后采用OTB测试库的数据对视频遮挡序列进行...     

基于核函数粒子滤波和多特征自适应融合的目标跟踪

经典粒子滤波及其改进算法在观测模型与真实情况存在偏差时会导致滤波发散,针对这一问题,提出一种核函数粒子滤波算法.该算法根据目标状态与粒子状态之间的距离,利用核函数产生权值对粒子进行二次加权,根据粒子的二次加权结果进行粒子重采样;以改进的粒子滤波算法为框架,提出了一种自适应多特征融合目标跟踪方法,利用相似性度量动态地评价特征对目标与背景的区分能力,并自适应地计算特征融合权重,以适应目标跟踪过程中目标与背景的变化,提高目标跟踪的鲁棒性.实验结果表明,文中提出的目标跟踪方法比经典粒子滤波目标跟踪方法具有更强的抗干扰性能和较高的跟踪精度.     

融合卷积神经网络的核相关滤波视觉目标跟随算法研究

近几年,目标跟随技术逐渐成为研究的热点。核相关滤波跟踪算法通过循环矩阵构造训练样本,将时域的卷积转换到频域的点乘完成滤波器的训练,降低计算复杂度,跟踪速度较快。卷积神经网络模型深度特征表征能力较强,可以充分利用图像信息,跟踪精度较高。将两种算法优势互补,构造一种卷积神经网络与核相关滤波算法融合型改进算法。即在线下阶段训练模型,分层提取孪生网络的深度特征,然后通过相关滤波器快速计算出最大响应图,预测目标所在位置。因此,改进后的算法在保持核相关滤波跟踪算法实时性的同时,可以大幅提高跟踪精度。     

基于深度估计和特征融合的尺度自适应目标跟踪算法

针对核相关滤波目标跟踪算法(KCF)使用单特征来描述所跟踪的目标,在复杂环境下,目标尺 度发生较大变化时,无法准确跟踪目标的问题,提出基于深度估计和特征融合的尺度自适应目标跟踪算法。首 先利用深度神经网络估计视频序列中目标的深度,建立并训练深度-尺度估计模型;在跟踪过程中,融合目标 方向梯度直方图(HOG)特征和 CN (Color Name)特征训练相关滤波器,利用深度估计网络得到目标深度值,并 利用深度-尺度估计模型得到目标的尺度值,从而在目标尺度发生变化时,能够调整目标框大小,实现尺度自 适应的目标跟踪算法。实验结果表明,与经典的 KCF 算法相比,可获得更高的精度,与尺度自适应的判别型 尺度空间跟踪(DSST)算法相比,在尺度变化较大时,跟踪速度更快;在环境复杂、目标被遮挡时,鲁棒性更好。     

多特征融合的自适应相关滤波跟踪算法

针对图像目标跟踪问题,为提高跟踪精度,提出了一种多特征融合的自适应相关滤波跟踪算法。算法首先选取HOG和CN两种互补特征,分别训练两个相关滤波跟踪器跟踪图像目标,然后利用提出的响应图置信度计算公式计算两个跟踪器的响应图权重并进行自适应融合做出决策。滤波器更新阶段,算法结合两个特征的响应图置信度与两帧之间的变化率动态调整滤波器学习速率。仿真实验采用跟踪基准数据库（OTB-2013）中的36组彩色视频序列进行实验,对比了流行的相关滤波跟踪算法,结果表明,该算法在平均跟踪精度上优于其他算法,具有一定的应用价值。     

基于双特征的多模块目标跟踪算法

针对运动目标在受到严重遮挡时难以被精确跟踪的问题,提出一种融合颜色和LBP (local binary pattern)纹理特征的多模块跟踪算法.综合考虑目标与背景的特征显著性和相似性两个因素建立比值关系进行量化分析,选取了能够最大程度区分前景目标和背景的颜色空间特征,并结合LBP纹理特征建立概率分布直方图.利用卡尔曼滤波器预测均值漂移算法的初始迭代位置.引入相似度因子来定义新的遮挡判决准则,自适应采用多模块模型进行跟踪.仿真实验结果表明了该算法的有效性.     

融合视觉深度的特征计算与水下目标跟踪

目的：受水下复杂光学环境以及水下运动目标特性影响,水下视频图像中难以获取准确的目标特征,也难以准确预测目标空间尺寸,使得目标跟踪过程中跟踪窗偏移量较大且无法准确地包络目标区域。本文提出一种新的以视觉深度信息为核心的目标特征计算和跟踪方法。方法：首先,基于暗原色先验计算视觉深度信息,提取目标的空间位置特征;然后,基于深度信息对水下图像进行去光幕及色彩恢复,增强图像目标特征,最后,在贝叶斯滤波框架下对水下目标进行跟踪,同时结合目标深度信息及尺度变化规律自适应调整跟踪窗口大小。结果：实验结果表明,本文提出的方法能够根据视觉深度信息准确计算目标特征并优化跟踪窗口,实现对水下目标的自适应跟踪。结论：本文提出了一种新的水下目标跟踪方法,以视觉深度信息计算为核心。实验结果验证了该方法在水下目标自适应跟踪方面的鲁棒性,可适用于各种非线性非高斯水下目标跟踪框架中。     

基于卷积特征深度融合的海上目标跟踪算法

针对海上复杂环境下深度学习方法跟踪速度慢和尺度变化问题,以及现有跟踪算法仅使用单层深度特征或手动融合多层特征的问题,提出一种基于卷积神经网络特征深度融合的多尺度相关滤波海上目标跟踪算法。以VGG-NET-16深度模型为基础,加入多层特征融合结构,实现深度卷积融合网络,用于特征提取,通过相关滤波算法构建定位滤波器,确定目标的中心位置,通过多尺度采样构建尺度滤波器,实现对目标的判断。实验结果表明,该算法可对海上移动目标实现多尺度的有效跟踪。     

基于时空特征的实时相关滤波目标跟踪

提出一种基于时空信息的相关滤波实时目标跟踪算法,以解决纹理改变、光照变化、旋转变形甚至遮挡情况下目标跟踪效率问题.此算法考虑到目标定位过程中,目标与其周围信息存在空域上的相关性,来构建目标空域滤波模型,并且该算法引入时间变量来在线更新得到时空域滤波模型,利用相邻帧信息相似性来降低遮挡对跟踪的影响.通过实验对比,验证了当目标受到非理想因素干扰时,所提算法具有健壮的鲁棒性和良好实时性.     

融合颜色特征的尺度自适应相关跟踪

对于彩色视频的目标跟踪,传统基于相关滤波的跟踪方法没有利用视频帧的颜色信息,针对该问题本文在相关跟踪框架下提出了一种融合颜色特征的尺度自适应目标跟踪方法。该方法首先将HSV三个通道归一化后作为目标的颜色特征,并与灰度特征以及HOG特征进行融合,然后利用核相关滤波定位目标的中心位置,最后再利用尺度金字塔模型对目标尺度进行估计。在公开的彩色视频数据集上对所提方法进行测试,并和多种跟踪方法进行对比。实验结果表明,该方法的平均跟踪性能优于其它方法,验证了方法的有效性。     

基于特征融合及自适应模型更新的相关滤波目标跟踪算法

针对单一特征目标跟踪算法因背景干扰、目标遮挡造成的跟踪失败问题,以及跟踪过程中每帧进行模型更新容易造成错误更新和实时性差的问题,提出了一种基于特征融合及自适应模型更新策略的相关滤波目标跟踪算法-多特征自适应相关滤波目标跟踪算法。该算法在特征提取阶段将边缘特征及HOG特征加权融合作为目标特征,加强对边缘特征的学习;在模型更新阶段通过计算预测区域与真实区域的奇异值特征向量相似度,并结合设定的阈值判断是否需要进行模型更新,通过自适应更新的方式减少模型的更新次数。在标准测试视频集下验证所提算法,并与两种经典相关滤波算法进行比较,结果表明该算法能够较好地适应背景干扰及目标遮挡问题,跟踪目标的平均中心误差减少了9.05像素,平均距离精度提高12.2%,平均重叠率提高4.53%。     

基于自适应特征融合的压缩感知跟踪算法

针对运动目标外观或背景变化较大时,采用基于压缩感知的跟踪算法由于特征单一易导致漂移、跟踪不稳定甚至丢失目标等问题,提出了改进的基于自适应特征融合的压缩感知跟踪算法。该算法采用两种随机测量矩阵,分别投影V、H空间得到压缩后的纹理和颜色特征,利用在线计算的特征可靠性相对程度来自适应调整特征加权系数,充分利用两类特征的互补性来增强跟踪稳定性。对不同视频的测试结果表明,提出的方法在目标外观、背景环境变化时仍能准确跟踪目标,在目标大小为70像素×100像素时平均帧率为22帧/s,达到实时性。与提取单一特征的原压缩感知算法相比,改进后的方法在目标外观和背景变化时具有更强的鲁棒性。