基于目标分块多特征核稀疏表示的视觉跟踪

大多数现有的基于稀疏表示的跟踪器仅采用单个目标特征来描述感兴趣的目标,因而在处理各种复杂视频时不可避免会出现跟踪不稳定的情况。针对这个问题,提出一种基于多特征联合稀疏表示的粒子滤波跟踪算法。该算法的主要思想是对随时间不断更新的字典模板和抽样粒子的局部块依据其位置进行分类,用字典中所有类别块对抽样粒子的局部块进行稀疏表示,而仅用与字典中具有相同类别的局部块及表示系数进行重构,根据重构误差构建似然函数以确定最佳粒子（候选目标）,实现对目标的精确跟踪。该方法不仅实现了局部块的结构稀疏性,而且充分考虑了粒子之间的依赖关系,提高了跟踪精度。将算法进一步推广到采用基于核的多种特征描述,经混合范数约束并利用 KAPG （kernelizable accelerated proximal gradient ）方法求解联合特征的稀疏系数。定性和定量的实验结果均表明该算法在目标发生遮挡、旋转、尺度变化、快速运动、光照变化等各种复杂情况下,依然可以准确地跟踪目标。     

多特征联合的稀疏跟踪方法

针对目标跟踪中单一特征描述目标能力较弱的情况,提出一种多种特征联合的稀疏表示跟踪方法。在粒子滤波框架下,首先,提取目标模板和候选粒子的多种特征并对其进行核化处理;然后,用字典模板对各候选粒子进行联合稀疏表示,采用可核化的加速近端梯度(KAPG)方法求解稀疏系数并实现候选粒子的重构;最后,将具有最小重构误差的粒子作为跟踪结果。跟踪过程中,利用子空间学习的方法实现目标模板的更新。实验结果表明,与现有跟踪算法相比,该算法提高了跟踪精度,并在目标存在遮挡、光照变化、运动突变等情况时,均可以取得较好的跟踪效果。     

融合稀疏重构图像显著性的相关滤波跟踪

针对相关滤波跟踪中目标在剧烈形变时会发生滤波模板漂移,以及在复杂场景中目标跟踪鲁棒性较差的问题,提出一种融合稀疏重构图像显著性的相关滤波跟踪算法。在跟踪过程中,通过超像素分割提取背景模板来稀疏重构目标颜色相关,构建目标颜色模型得到跟踪检测分数,将该检测分数与相关滤波检测分数进行融合,根据融合响应,利用峰值旁瓣比调整模板更新速度来解决遮挡下的更新策略问题,同时利用中心先验图对存在误差的稀疏重构图进行修正,使得该目标跟踪框架能适应形变、光照等复杂变化。实验表明,该算法在准确性和鲁棒性方面要优于其他算法。     

基于判别性局部联合稀疏模型的多任务跟踪

目标表观建模是基于稀疏表示的跟踪方法的研究重点, 针对这一问题, 提出一种基于判别性局部联合稀疏表示的目标表观模型, 并在粒子滤波框架下提出一种基于该模型的多任务跟踪方法(Discriminative local joint sparse appearance model based multitask tracking method, DLJSM).该模型为目标区域内的局部图像分别构建具有判别性的字典, 从而将判别信息引入到局部稀疏模型中, 并对所有局部图像进行联合稀疏编码以增强结构性.在跟踪过程中, 首先对目标表观建立上述模型; 其次根据目标表观变化的连续性对采样粒子进行初始筛选以提高算法的效率; 然后求解剩余候选目标状态的联合稀疏编码, 并定义相似性函数衡量候选状态与目标模型之间的相似性; 最后根据最大后验概率估计目标当前的状态.此外, 为了避免模型频繁更新而引入累积误差, 本文采用每5帧判断一次的方法, 并在更新时保留首帧信息以减少模型漂移.实验测试结果表明DLJSM方法在目标表观发生巨大变化的情况下仍然能够稳定准确地跟踪目标, 与当前最流行的13种跟踪方法的对比结果验证了DLJSM方法的高效性.     

局部模板更新逆向联合稀疏表示目标跟踪算法

逆向联合稀疏表示算法可充分利用跟踪过程中的时间相似性和空间连续性,但由于遮挡、光照变化等的影响,易出现跟踪漂移.为解决上述问题,提出一种基于局部模板更新逆向联合稀疏表示目标跟踪算法,其通过逆向局部重构目标模板集完成逆向联合稀疏表示.首先,在首帧初始化目标模板集,利用粒子滤波获取候选图像,并对其分块处理,构建逆向联合稀疏...     

改进稀疏表示模型的目标跟踪

针对受到光照、遮挡及姿态变化等引起的目标外观发生变化时,目标跟踪的鲁棒性和准确性较差的问题,将稀疏表示引入到粒子滤波框架进行目标跟踪,提出一种稀疏协同模型。首先,在目标运动定位模型中,使用灰度强度值表示目标对象;其次,判别模型通过训练正负模板集获得最优分类特征,并在生成模型中对目标直方图加权以提高目标生成效率;然后,将分类判别模型和生成模型集成在协同模型中,利用重构误差确定目标;最后,通过各模块独立更新,减少目标外观变化对目标跟踪的影响。实验结果表明,所提方法的平均中心误差仅为7.5像素,且具备良好的抗噪性和实时性。     

基于L1-APG的红外与可见光目标实时融合跟踪

针对复杂背景下采用单个传感器跟踪性能差的问题,提出一种基于稀疏表示和L1-APG的红外可见目标融合跟踪算法。对红外与可见光目标分别进行稀疏表示,并以它们的联合重构误差最小为目标构建最优化问题,采用L1-APG算法求解该优化问题,运用最小误差边界约束条件降低算法的计算复杂度,并实现红外与可见光目标模板的动态更新。测试结果表明,该融合跟踪算法在处理目标遮挡、目标旋转移动、目标交叉和夜间光照不均等方面要优于传统的单源跟踪方法。     

具有动态弹性稀疏表示的鲁棒目标跟踪算法

目标跟踪问题中目标所在环境的变化对跟踪效果有较大影响.鉴于此,提出一种基于弹性网结构的稀疏表示模型,并在粒子滤波框架下设计一种应用稀疏表示模型的抗干扰动态弹性网目标跟踪算法.同时,设计一种根据环境变化程度动态更新稀疏表示模型参数的方法,以克服光照变化等干扰对算法跟踪质量的影响.此外,所提出算法通过使用各向异性核函数计算各候选区域为跟踪目标所在位置的概率,能够提高跟踪算法的准确性,并改进字典模板更新方法,确保模板更新的准确性与及时性,保证跟踪质量.经实验验证,所提出的动态弹性网跟踪算法与其他跟踪算法相比,在光照等扰动下具有更好的跟踪效果,在遮挡及快速运动等情况下也能够有效保证跟踪精度.     

基于全局与局部结构反稀疏外观模型的目标跟踪算法*

为了提高稀疏表示跟踪模型性能,提出基于全局与局部结构反稀疏外观模型的目标跟踪算法(GLIS).首先采用反稀疏表达方式一次求解优化问题,计算所有粒子权重以提升算法实时性.然后,提出基于联合判别相似度图(JDS map)排名机制以提升算法鲁棒性,将候选目标分块并分别计算加权稀疏解,联结不同权重的局部块为整体并计算其稀疏解.最后采用联合机制将2种稀疏解合并为JDS map.在跟踪过程中,采用双重模板更新机制更新目标模板及权重模板.实验表明,在复杂环境下,文中算法仍然可以准确跟踪目标.     

联合模板先验概率和稀疏表示的目标跟踪

目的 虽然基于稀疏表示的目标跟踪方法表现出了良好的跟踪效果,但仍然无法彻底解决噪声、旋转、遮挡、运动模糊、光照和姿态变化等复杂背景下的目标跟踪问题。针对遮挡、旋转、姿态变化和运动模糊问题,提出一种在粒子滤波框架内,基于稀疏表示和先验概率相结合的目标跟踪方法。方法 通过先验概率衡量目标模板的重要性,并将其引入到正则化模型中,作为模板更新的主要依据,从而获得一种新的候选目标稀疏表示模型。结果 在多个测试视频序列上,与多种流行算法相比,该算法可以达到更好的跟踪性能。在5个经典测试视频下的平均中心误差为6.77像素,平均跟踪成功率为97%,均优于其他算法。结论 实验结果表明,在各种含有遮挡、旋转、姿态变化和运动模糊的视频中,该算法可以稳定可靠地跟踪目标,适用于视频监控复杂场景下的目标跟踪。     

稀疏表示的Lucas-Kanade目标跟踪

提出一种新的目标跟踪算法,将稀疏表示应用于LK(Lucas-Kanade)图像配准框架.通过最小化校准误差的L1范数来求解目标的状态参数,从而实现对目标的准确跟踪.对目标同时建立两个外观模型:动态字典和静态模板,其中动态模型由动态字典的稀疏表示来描述目标外观.为了解决由于动态字典不断更新造成的跟踪漂移问题,一个两阶段迭代机制被采用.两个阶段所采用的目标模型分别为动态字典和静态模板.大量的实验结果表明,本文算法能有效应对外观变化、局部遮挡、光照变化等挑战,同时具有较好的实时性.     

基于稀疏表示的可变形部件模型目标检测

基于可变形部件模型DPM的目标检测算法采用方向梯度直方图HOG进行特征表示,由于HOG无法处理模糊的边界而且忽略了平滑的特征区域,从而影响了DPM算法的性能。为了提高DPM的性能,提出了一种基于稀疏表示的可变形部件模型目标检测的方法。该方法利用稀疏编码构建一种新的特征描述子来取代原可变形部件所使用的方向梯度直方图,新的特征描述子能够描述物体更多的信息,对图像中的噪声不敏感。实验结果表明,该方法在PASCAL VOC 2012数据集上提高了原可变形部件模型算法的精度。     

利用增广拉格朗日乘子的鲁棒跟踪算子

针对视频目标鲁棒跟踪问题,提出了一种基于稀疏表示的生成式算法。首先提取特征构建目标和背景模板,并利用随机抽样获得足够多的候选目标状态;然后利用多任务反向稀疏表示算法得到稀疏系数矢量构造相似度测量图,这里引入了增广拉格朗日乘子(ALM)算法解决L₁-min难题;最后从相似度图中使用加性池运算提取判别信息选择与目标模板相似度最高并与背景模板相似度最小的候选目标状态作为跟踪结果,该算法是在贝叶斯滤波框架下实现的。为了适应跟踪过程中目标外观由于光照变化、遮挡、复杂背景以及运动模糊等场景引起的变化,制定了简单却有效的更新机制,对目标和背景模板进行更新。对仿真结果的定性和定量评估均表明与其他跟踪算法相比,所提算法的跟踪准确性和稳定性有了一定的提高,能有效地解决光照和尺度变化、遮挡、复杂背景等场景的跟踪难题。     

基于L2范数最小化的实时目标跟踪

在贝叶斯推理框架下,基于稀疏表示的跟踪算法能够较好地处理目标在视频场景中的各种复杂的外观变化,取得较为鲁棒的跟踪效果,但算法的计算复杂度很高,很难满足实时性要求。针对稀疏跟踪算法的这一问题,提出了一种基于l2范数最小化的实时目标跟踪算法。将PCA子空间目标表示与l2范数最小化进行结合,去除稀疏跟踪算法中常用的琐碎模板集,建立了基于l2范数最小化的目标表示模型以及将遮挡等因素考虑在内的观测似然度函数。在大量的实验测试集上的对比实验结果显示,该算法和多个非常优秀的跟踪算法相比,可以达到相同甚至更高的跟踪精度,而且在多个测试集上可以达到每秒20帧的速度。该算法可以很好地应对视频监控场景中遮挡、光线突变、尺度变化和非刚性形变等干扰,同时算法复杂度低,满足了实时要求。     

基于低秩投影中稀疏误差矩阵分析的视觉跟踪

单目标跟踪是计算机视觉的重要组成部分,其鲁棒性一直受到目标遮挡、光照变化、目标尺度变化等因素的制约。针对这个问题,提出了基于低秩投影中稀疏误差矩阵分析的视觉跟踪算法。为了克服模板漂移对跟踪的影响,采用目标模板和候选目标的相似性关系动态选择目标模板的更新方式。在粒子滤波的框架下,利用鲁棒主成分分析和低秩投影原理求得候选目标的稀疏误差矩阵,根据稀疏误差矩阵的边缘信息和平滑度信息实现对下一帧目标的观测似然估计。在多个视频序列上的实验表明,算法具有较好的鲁棒性。     

判别稀疏表示鲁棒快速视觉跟踪

目的 L1跟踪对局部遮挡具有良好的鲁棒性,但存在易产生模型漂移和计算速度慢的问题。针对这两个问题,该文提出了一种基于判别稀疏表示的视觉跟踪方法。方法 考虑到背景和遮挡信息的干扰,提出了一种判别稀疏表示模型,并基于块坐标优化原理,采用学习迭代收缩阈值算法和软阈值操作设计出了表示模型的快速求解算法。结果 在8组图像序列中,该文方法与现有的4种经典跟踪方法分别在鲁棒性和稀疏表示的计算时间方面进行了比较。在鲁棒性的定性和定量比较实验中,该文方法不仅表现出了对跟踪过程中的多种干扰因素具有良好的适应能力,而且在位置误差阈值从0~50像素的变化过程中,其精度曲线均优于实验中的其他方法;在稀疏表示的计算时间方面,在采用大小为16×16和32×32的模板进行跟踪时,该文算法的时间消耗分别为0.152 s和0.257 s,其时效性明显优于实验中的其他方法。结论 与经典的跟踪方法相比,该文方法能够在克服遮挡、背景干扰和外观改变等诸多不良因素的同时,实现快速目标跟踪。由于该文方法不仅具有较优的稀疏表示计算速度,而且能够克服多种影响跟踪鲁棒性的干扰因素,因此可以将其应用于视频监控和体育竞技等实际场合。     

基于特征选择与时间一致性稀疏外观模型的目标追踪算法

为了更有效利用追踪目标的判别特征信息,提高目标追踪的精度和鲁棒性,在粒子滤波追踪框架下提出基于特征选择与时间一致性稀疏外观模型的目标追踪算法.首先,采集目标的正负模板和候选目标,根据特征选择模型对正负模板和候选目标进行特征选择,去除多余的干扰信息,得到关键的特征信息.然后,利用正负模板和候选目标的特征建立多任务稀疏表示模型,引入时间一致性正则项,促进更多的候选目标与先前帧的追踪结果具有稀疏表示的相似性.最后,求解多任务稀疏表示模型,得到判别稀疏相似图,获取每个候选目标的判别分,根据目标追踪结果更新正负模板.实验表明,即使在复杂的环境下,文中算法仍然比其它一些追踪算法具有更高的准确性.     

基于稀疏表达的遮挡目标跟踪算法

针对视觉跟踪中的目标遮挡问题,提出一种基于稀疏表达的视觉跟踪算法。采用稀疏表达方法描述跟踪目标,构造基于Gabor特征的目标词典和遮挡词典,通过l1范数最优化求解稀疏表达系数。在粒子滤波框架下跟踪目标,根据稀疏表达系数判断遮挡,并利用重构残差更新遮挡情况下的粒子权重。在目标模板更新时,通过引入可靠性评价来抑制模板漂移。实验结果表明,该算法能够有效地跟踪处于遮挡状态下的运动目标,并对目标姿态变化以及光照变化具有较好的鲁棒性。     

Fusion tracking in color and infrared images using joint sparse representation

Currently sparse signal reconstruction gains considerable interest and is applied in many fields. In this paper, a similarity induced by joint sparse representation is designed to construct the likelihood function of particle filter tracker so that the color visual spectrum and thermal spectrum images can be fused for object tracking. The proposed fusion scheme performs joint sparse representation calculation on both modalities and the resultant tracking results are fused using min operation on the sparse representation coefficients. In addition, a co-learning approach is proposed to update the reference templates of both modality and enhance the tracking robustness. The proposed fusion scheme outperforms state-of-the-art approaches, and its effectiveness is verified using OTCBVS database.