改进协方差矩阵的智能车视觉目标跟踪方法

智能车辆视觉目标具有非线性、噪声分布非高斯性的典型特点，现有算法难以实时估计目标的状态。针对识别物体复杂且多变，很难用完全的特征来描述待识别目标及其背景的不断变化，提出了一种用于融合颜色特征及SURF（Speed-Up Robust Features）特征的协方差矩阵来改进粒子滤波算法，从而提升视觉目标跟踪的实时性，满足智能车辆的要求。首先，对采集的图像进行预处理来获取感兴趣区域。接着，通过融合颜色特征及SURF特征构造范围感兴趣区域（Region Of Interest，ROI）的目标特征协方差矩阵，建立目标状态预测模型及状态观测模型，用于改进粒子滤波算法粒子重采样过程，实现对目标的精确跟踪。最后，将该方法与Mean-shift算法和颜色属性（CN）算法进行对比。实验结果表明，在智能车视觉跟踪过程中对光环境瞬时变化、目标物体存在短时遮挡以及目标物体姿态改变时，该算法在满足智能车辆对实时性要求的前提下，有效提升算法的精确度及鲁棒性。     

嵌入卡尔曼预测器的粒子滤波目标跟踪算法*

针对经典的粒子滤波视频目标跟踪算法进行粒子传播采用随机游走的方式,以及传统颜色直方图无法反映目标空间特征的问题,提出了一种改进的基于颜色的粒子滤波目标跟踪算法。该算法在统计目标二阶颜色直方图的基础上,获得粒子的观察概率密度函数,利用卡尔曼滤波确定粒子动态传播模型中的确定性漂移部分,使粒子状态估计值分布更精确地趋向目标的概率分布,大大提高了粒子的利用效率。实验表明,该改进算法的性能优于经典基于单一颜色特征的粒子滤波算法。     

基于SUSAN角点和HSV颜色模型的粒子滤波目标跟踪算法

针对传统粒子滤波目标跟踪算法在目标与背景颜色相似情况下目标定位偏差大、易导致丢失目标的缺陷,提出一种基于角点和颜色模型的粒子滤波目标跟踪算法。首先,提出一种改进SUSAN角点检测算法,采用圆形模板邻域内像素灰度值中值代替模板中心像素灰度值作为模板"核"来检测区域目标角点,其改进SUSAN角点算法在继承原有SUSAN算法计算简单、定位准确、具有旋转不变性等特点的同时,具有更好抗噪声性能;其次,利用HSV颜色模型光照不敏锐特性,对检测到的角点建立HSV颜色模型,并将其嵌入到粒子滤波框架中,实现对目标的跟踪。实验结果表明,当背景与目标颜色相近时,该算法能够有效避免背景对目标的干扰,取得了较好的目标跟踪性能。     

融合HOG与颜色特征的粒子滤波行人跟踪算法

针对传统粒子滤波算法颜色特征单一、行人非刚性不稳定等问题,融合简化的HOG特征和加权的颜色直方图,建立了改进的粒子滤波行人跟踪算法,采用图像分块相似度检测,抑制跟踪过程中行人结构、背景结构及遮挡的干扰。实验表明,该算法在背景颜色相似及遮挡情况下,仍能稳定可靠地跟踪行人,具有较高的准确性与鲁棒性。     

基于SIFT特征和模板更新的粒子滤波目标跟踪算法

传统的粒子滤波算法利用目标的颜色特征对粒子权值进行更新,当背景与目标的颜色分布相似或者目标被遮挡时,易发生误跟踪。尺度不变特征具有较高的独特性,但是仅使用SIFT特征不足以对小目标进行描述。针对这两种情况,提出一种利用SIFT特征和颜色特征建立目标模型,结合粒子滤波实现目标跟踪的新方法。为了防止目标模板的误更新,根据当前帧跟踪结果与SIFT目标模板中特征点的匹配数目决定是否对颜色目标模板进行更新。实验结果表明,当目标被遮挡或者位于有相似颜色的杂乱背景时,提出的方法能有效提高跟踪的精确度。     

基于改进Mean Shift和SURF的目标跟踪

传统颜色直方图的Mean Shift（MS）算法只考虑了目标颜色的统计信息,不包含目标的空间信息,当目标颜色与背景颜色相近或目标对象发生光照变化时,容易导致不准确跟踪或跟踪丢失。针对该问题,提出了一种融合改进MS和SURF的跟踪算法。改进的MS算法根据目标对象的最新外接矩形尺寸,确定对象的分块方法,根据各块的Bhattacharyya系数值,确定各块的权重系数,获得初步的跟踪结果;采用SURF特征匹配和校正的方法对其初步跟踪结果进行调整;采用线性加权的方法融合改进的MS和SURF跟踪结果,得出最终的跟踪结果。实验表明,提出的融合改进MS和SURF的跟踪算法,比传统的MS算法和固定分块的MS算法都具有更好的跟踪性能。     

一种基于HOG和颜色双重特征的粒子滤波跟踪方法

针对传统单一颜色特征的粒子滤波跟踪算法,容易受到背景颜色、光照、目标形变的影响而造成目标跟踪的偏离和丢失的问题,提出结合HOG和颜色双重特征的粒子滤波跟踪算法。该算法利用HOG特征描述目标轮廓和形状的优点,通过加权方法结合颜色特征来提高跟踪算法的精确性和鲁棒性。实验结果表明,提出的方法比传统单一颜色特征的粒子滤波算法具有更好的鲁棒性和精确性。     

基于颜色和方向梯度特征融合的粒子滤波跟踪算法

提出基于均值偏移的粒子滤波算法。该算法融合了颜色特征和方向梯度特征对人体行为实施跟踪。HSV颜色模型采用带宽自适应的改进策略,有效地实现了对尺度变化目标的跟踪;方向梯度特征的融合,提高了算法在复杂环境中应对光线变化和相似目标遮挡等情况的适应性。针对粒子退化问题,在特征融合的粒子滤波基础上引入具有聚类作用的Mean Shift算法,从而可以用较少数量的粒子达到较好的跟踪效果。仿真实验表明,该算法具有较好的准确性、鲁棒性与实时性。     

利用视觉显著性和粒子滤波的运动目标跟踪

针对运动目标跟踪问题,提出一种利用视觉显著性和粒子滤波的目标跟踪算法.借鉴人类视觉注意机制的研究成果,根据目标的颜色、亮度和运动等特征形成目标的视觉显著性特征,与目标的颜色分布模型一起作为目标的特征表示模型,利用粒子滤波进行目标跟踪.该算法能够克服利用单一颜色特征所带来的跟踪不稳定问题,并能有效解决由于目标形变、光照变化以及目标和背景颜色分布相似而产生的跟踪困难问题,具有较强的鲁棒性.在多个视频序列中进行实验,并给出相应的实验结果和分析.实验结果表明,该算法用于实现运动目标跟踪是正确有效的.     

复杂背景下感兴趣运动目标的跟踪算法

针对由于复杂背景的干扰而导致不能准确跟踪感兴趣运动目标的问题,提出一种基于多特征自适应融合的粒子滤波跟踪算法。首先在HSV颜色空间中得到感兴趣运动目标的加权颜色分布模型,然后利用不变矩特征来消除背景中相似颜色物体和光照变化的干扰,两种特征通过自适应调整权重来更新粒子权值而融合于粒子滤波算法中,从而能够准确和稳定地跟踪运动目标。实验证明,该算法在运动目标平移、姿态变化、遮挡、光照变化及相似颜色干扰等复杂背景下都能够准确地进行跟踪,对背景干扰具有很强的鲁棒性。     

融合灰度和SURF特征的红外目标跟踪

由于红外图像对比度低、色彩信息匮乏且灰度级动态范围小,基于红外成像的目标跟踪一直是本领域研究的难点和重点。提出了一种融合灰度核直方图和SURF(speeded up robust features)特征的红外目标跟踪算法。在首帧采用灰度核直方图和SURF特征分别描述目标模板,在以后每帧中利用均值漂移算法快速找到局部最优解。考虑到灰度直方图特征信息量少,跟踪误差逐渐累积,采用改进的SURF特征点匹配算法估算当前帧目标尺度和中心位置,及时修正累积误差,避免跟踪窗口漂移且能自适应调整跟踪窗口大小,此外更新目标模板,最终准确跟踪目标。真实场景实验结果表明,本文算法在目标外观发生较大尺度变化、周边具有相似表观物体时能稳定跟踪目标,具有很强的稳健性,且满足实时性要求。     

基于SURF和全局特征融合的图像分类研究

针对SURF对图像局部特征具有极好的描述能力,但对于全局特征描述能力不强的缺点,提出将SURF和全局颜色特征相融合的图像分类算法,提取图像的SURF特征向量集,并利用随机直方图算法将该向量集进行数据归约成单一高维特征向量;提取图像HSV颜色直方图;分别利用支持向量机（SVM）对这两种特征进行分类;将两个分类结果进行高层特征融合得到最终分类结果。实验结果表明,该算法显著提高了图像分类的准确率。     

类肤色背景下的人脸追踪改进算法

针对人脸追踪过程中,基于目标色彩特征的CamShift(continuously adaptive mean-shift)算法受类肤色背景干扰所导致的搜索框偏移及尺寸异常问题,提出了一种结合肤色分割及追踪监测机制的人脸追踪改进算法。在YCbCr色彩空间的Cb、Cr分量内采用非参数肤色分割模型及SVM(support vector machines)构建特定于当前视频序列的联合肤色分割模型,以由粗至细的方式去除视频帧中类肤色背景。随后,在Cr分量内构建CamShift算法色彩直方图并进行人脸追踪。考虑在追踪过程中,当场景或光照强度改变时易出现的联合肤色分割模型及CamShift算法色彩直方图失效问题,采用拉依达准则（pauta criterion）判断追踪窗口内Cr分量均值的异常,当监测到异常值时即判定当前视频帧人脸追踪失败,使用Adaboost(adaptive boosting)算法构建的人脸检测器进行人脸复检并重构CamShift算法色彩直方图及联合肤色分割模型。在OTB-2015目标追踪数据集中进行测试,实验结果表明,所提算法在类肤色背景下相比原始CamShift算法对人脸目标的...     

基于仿射不变闭合区域和SURF的图像匹配算法

针对现有基于自然特征的增强现实系统中图像匹配准确度低、计算量大和鲁棒性差的问题, 提出了一种基于仿射不变闭合区域和SURF(speeded-up robust features)的图像匹配方法。对输入的图像首先利用灰度直方图均衡进行图像增强得到二值化的图像, 提取图像中的闭合区域作为图像的仿射不变区域, 然后运用SURF检测算法提取闭合区域的图像特征描述, 最后使用SURF双向匹配算法实现图像的匹配。实验结果表明, 图像匹配的准确度有很大程度的提升, 同时计算耗时更少; 提出的方法能够满足增强现实系统的要求。     

基于LBP的鲁棒特征提取与匹配方法研究

针对现有的Harris角点提取算法在图像匹配法中,存在精度低、抗干扰和抗光照变化能力弱的缺陷,提出一种基于局部二进制模式（Local Binary Patterns,LBP）和图变换匹配算法（Graph Transformation Matching,GTM）相结合的鲁棒精确匹配算法。采用改进的Harris边缘特征检测提取特征点并选取图像块作为特征区域;采用改进的中心对称局部二进制模式（Center Symmetric Local Binary Patterns,CSLBP）对高维特征进行降维生成24维特征描述子,并依据欧氏距离实现图像粗匹配;采用图变化匹配法剔除误差匹配来改善匹配的精度和鲁棒性。测试结果表明,所建议算法是有效的,它不仅具有良好的抗尺度和旋转变化特性,而且具有较强的噪声抑制能力和抗光照变化能力。提出的鲁棒性算法不仅充分考虑到传统特征匹配算法优缺点,使检测与匹配结果更加准确,而且较Harris算法以及LBP算法稳定性和准确度有了明显的提高。     

一种基于改进CAMshift的多特征跟踪算法

针对传统CAMshift跟踪算法在复杂环境中跟踪效果不理想的问题,论文提出融入基于纹理特征的SURF算法与改进CAMshift算法形成多特征融合跟踪算法。通过基于色调分量H和饱和度分量S联合生成目标直方图模板,利用完整的目标颜色信息特征增强算法对复杂环境的适应能力。为进一步提高算法的鲁棒性,利用SURF算法实现跟踪目标的重定位,克服了复杂环境下丢失目标后跟踪问题。实验证明,论文提出的多特征融合算法在保持理想的鲁棒性和准确性的同时,也提高了跟踪的实时性。     

基于SURF的增强现实标识物跟踪注册

针对基于标识物的增强现实跟踪注册方法对复杂环境的适应能力和鲁棒性的不足,提出一种用SURF实现标识物跟踪注册的改进算法。用SURF对平面标识物的特征点进行检测与描述,采用K-means算法对检测出的标识物特征点集合进行聚类分析得到其聚类中心,结合对视频图像中标识物的阈值分割与连通域分析,以聚类中心构建标识物的SURF特征点坐标系,通过矩阵变换实现标识物的跟踪注册。实验结果表明,该算法的增强现实系统具备较好的鲁棒性、稳定性和实时性。     

多特征融合的Camshift运动目标跟踪算法

传统的Camshift算法以颜色直方图为特征对目标进行跟踪,对刚性目标的跟踪具有较强的鲁棒性。当目标受到颜色相近的干扰物干扰或者部分遮挡时,其跟踪效果和准确度不太理想。为此,提出一种多特征融合的Camshift目标跟踪算法。首先,对目标的颜色特征、边缘特征和空间信息进行提取和处理,得到颜色空间直方图和空间边缘方向直方图;然后,分别在Camshift算法框架下得到目标匹配中心位置,采用每一帧图像的相似度向量得到权值系数,通过自适应加权融合的方法得到最优中心位置。实验结果表明,相较于传统的Camshift目标跟踪算法和改进的复杂特征融合的Meanshift算法,所提方法能够更有效地克服颜色干扰、目标重叠遮挡对跟踪效果的影响,避免了 目标 在跟踪过程中丢失的问题,突破了传统方法的局限性。     

基于图像特征匹配的商品识别算法

基于条形码的结帐系统存在操作繁琐等一些问题,为了解决零售业结账服务中排队的难题,提出一种以SURF(Speeded Up Robust Features)特征匹配为主,主颜色特征数字编码分类、形状特征数字编码分类为辅的商品快速识别算法。基于特征的方法具有压缩信息量、精度高等优点,成为目前研究的热点。但是传统图像特征识别算法,存在特征维度多、计算量大、运行速度慢等缺点,限制了其应用。本文将其中的主颜色和形状特征进行数字编码分类,之后利用高效识别算法SURF进行准确识别,很好地克服了以上缺点。实验表明,本文算法运行速度快,识别性能好,为零售业的结账服务提供了便利。