基于肤色和Gabor纹理的粒子滤波人脸跟踪

基于单一颜色信息的跟踪方法容易受到相似颜色的干扰,应用于复杂场景时存在局限性。为此,提出一种在粒子滤波框架中结合肤色和Gabor纹理信息的人脸跟踪方法。从视频序列中提取目标人脸区域的肤色直方图以及Gabor纹理特征向量,通过这两种观测特征计算粒子集权重,估计系统状态。采用民主融合策略自适应调整观测特征的融合权重,从而增强目标描述的可靠性。同时利用彩色视频中可进行肤色检测和Gabor滤波器组在多尺度、多方向上提取纹理的优势,以及粒子滤波器能够适应非高斯、非线性系统的特点,提高视频人脸区域的跟踪精度。实验结果表明,该方法对于类肤色区域、复杂纹理背景、目标遮挡和快速移动等干扰具有较强的鲁棒性。     

基于相关滤波的颜色及尺度自适应运动目标跟踪算法

针对相关滤波目标跟踪算法难以适应目标形变、遮挡等复杂场景变化的问题,提出一种颜色及尺度自适应的目标跟踪算法,将颜色空间和尺度自适应运用到跟踪框架中,对视频序列的颜色空间进行分析,然后选取最优跟踪算法通过尺度自适应的方式对目标进行跟踪。选取公开测试集中13段挑战性视频序列与多个前沿运动目标跟踪算法进行对比实验,结果表明:相对于次优的尺度空间跟踪(DSST)算法,平均跟踪精度提高8. 48%,平均重叠精度提高14. 46%,平均中心位置误差减少13. 31像素。在目标发生尺度变化和遮挡等情况下,该算法仍然能够高效地准确跟踪。     

基于KCF和SIFT特征的抗遮挡目标跟踪算法

为了解决KCF目标跟踪中由于目标遮挡和目标尺度的变化造成跟踪目标丢失的问题,对核相关滤波器(KCF)目标跟踪的框架进行了研究,提出了一种基于KCF和SIFT特征的抗遮挡目标跟踪算法,引入了一种目标跟踪丢失后重新搜索定位目标的策略。利用尺度金字塔估计出目标的尺度,实现跟踪框自适应目标尺度大小,通过核相关滤波器(KCF)跟踪算法对目标进行跟踪。跟踪过程中对目标遮挡情况进行判断,当目标遮挡时,对当前帧跟踪框内的目标提取SIFT特征,生成模板特征。提取下一帧视频图像的SIFT特征并与模板特征进行匹配,框出与模板特征相匹配的目标,对目标继续进行跟踪。通过TB数据库标准视频序列和实际环境拍摄的视频序列进行测试。实验结果表明,跟踪框能适应目标的大小,在目标发生遮挡的情况下,能够重新找到目标并进行准确跟踪。     

粒子群优化的压缩跟踪算法

目的 针对基于压缩感知理论的跟踪算法跟踪效率不高和难以抗遮挡的问题,提出一种结合压缩感知和粒子群优化的跟踪算法。方法 将粒子群优化算法结合到压缩跟踪算法中,提出了采用粒子群优化的搜索方法替代在确定候选目标时,采用每隔一个像素选取一个候选目标的搜索策略;在目标发生遮挡时,采用粒子群优化的方法进行整幅图全局搜索。结果 20个视频序列数据库的目标跟踪结果表明,本文算法极大地提高了跟踪效率,并有很强的抗目标遮挡和形变的能力从而提高了跟踪的成功率。20个视频数据库进行了定量的分析,平均成功率达到了65.2%,平均中心位置偏差为33.4,平均每秒运行155.5帧。结论 提出的跟踪算法优化了搜索目标的计算次数,提高了算法的运行效率,当在目标发生遮挡时,采用粒子群优化进行全局搜索直到目标重新出现,从而提高了跟踪算法的跟踪成功率,本文算法能适用于不同场景,能够提高智能视频监控系统的智能监控性能。     

融合相关粒子滤波目标跟踪算法

相关滤波算法因其优越的高效性和鲁棒性被广泛应用于目标跟踪领域,但是该算法无法很好地处理目标遮挡和尺度变化等问题。针对该现象,提出了一种融合相关粒子滤波目标跟踪算法,该算法采用多个相关滤波器,学习到更多目标信息和背景信息,提高了目标与背景辨识度,并且引进了粒子滤波随机采样策略,在目标离开遮挡物时能够快速捕捉到目标。在尺度估计中引入了多尺度因子,对定位到的目标进行多尺度缩放,选用与滤波器响应值最大区域对应的尺度因子作为缩放比例,从而对目标进行尺度更新;粒子滤波算法随着粒子数目的增加,其计算量也随着增加,针对该问题,提出了基于粒子繁衍的重采样算法,在跟踪效率上做了提升。对提出的算法进行了三部分对比实验,实验结果验证了提出算法在处理目标遮挡和尺度变化问题上的有效性。     

基于改进的核相关滤波器的目标跟踪算法

针对传统的KCF(核相关滤波器)目标跟踪算法在严重遮挡情况下出现目标跟踪漂移和丢失的问题,提出了一种改进的KCF目标跟踪算法.在传统的算法上增加了遮挡判断,如没有出现遮挡,则用KCF进行跟踪;若发生遮挡则用粒子滤波进行预测,然后把预测位置送给KCF算法.最后OTB-13的测试库选择David2、David3和Soccer视频遮挡序列进行跟踪测试,跟踪结果表明了改进方法的有效性;然后选择50组视频序列比较算法的有效性,相比传统的KCF算法,其跟踪精度和成功率分别提高了6.1％和2.9％.在目标发生严重遮挡时,该算法具有良好的鲁棒性.     

基于多线索自适应融合的抗遮挡目标跟踪算法

针对在复杂背景下,特别当目标与背景颜色相似、目标被遮挡时容易导致跟踪失败的问题,采用颜色与纹理两种互补特征融合的粒子滤波算法,同时提出一种融合策略自适应的抗遮挡跟踪方法,当遮挡发生时,适时切换融合策略,并在粒子滤波框架内嵌入mean-shift算法,克服了粒子退化现象。实验结果表明,该算法具有较强的抗遮挡能力,能够跟踪复杂背景下的目标。     

利用选择性模型不定时更新的视觉跟踪算法

目的 在目标跟踪中,基本粒子滤波算法和传统模型更新策略在遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下通常存在鲁棒性较差的问题。为解决该问题,提出一种基于选择性模型不定时更新的粒子滤波视觉跟踪算法。方法 本文算法在粒子滤波框架下,定时检测目标变化,采用最速梯度下降法判断更新时机。仅当目标本身逐渐姿态改变而不受背景干扰时更新目标模型;在发生遮挡或光照改变较大时则不更新,保持当前模型继续跟踪。结果 通过对示例视频的计算机视觉跟踪,在跟踪目标中心位置误差、覆盖率、精度及成功率比较上,本文算法均能表现出较优的实验结果,这表明:本文算法能够对目标模型进行选择性更新,与对比算法比较,总体能够更加有效解决视频中遮挡、光照变化以及自身旋转等情况下的鲁棒跟踪问题。结论 由于本文算法未考虑尺度,在尺度不变的多种复杂变化条件下,本文算法均具有较好的鲁棒性。     

基于KCF相似度的TLD目标跟踪算法

研究持续单目标跟踪算法时,TLD的架构是一种值得借鉴的方式,但由于其本身的一些缺陷,当跟踪的目标在出现遮挡、快速移动以及光照变化等复杂情况下,TLD跟踪算法容易发生目标跟丢的情况,并造成误差的逐渐累积。鉴于TLD跟踪算法以中值流跟踪算法作为跟踪器存在局限性,本文提出一种基于KCF相似度的TLD目标跟踪算法(TLD-KCFS)。采用KCF算法对TLD跟踪进行实时监督,通过跟踪结果计算出相似度,利用相似度进行检测模块切换的判断,并结合两种结果调整目标跟踪框。通过对多类型的视频序列进行测试后可知,TLD-KCFS算法在遇到模糊和快速移动、目标遮挡、光照变化等复杂情况时,可以稳定且良好地输出跟踪结果,鲁棒性较好,适用于长时间目标跟踪。     

一种基于SVM的核相关跟踪算法

基于相关滤波器的跟踪方法在准确度和鲁棒性上取得了突出优势,但仍需要提高整体的跟踪性能.针对传统单目标的核相关滤波器跟踪算法在目标尺度变化和产生遮挡的跟踪中存在的问题,提出了一种结合支持向量机(SVM)检测器的多尺度相关滤波器算法.通过在核矩阵中引入尺度因子来提高相关滤波器处理尺度变换的性能,训练了一个在线SVM检测器,当目标发生遮挡时,能够重新获取目标,同时自适应调整模型学习率.通过与其他5种优秀跟踪算法进行实验比较,结果表明:方法能够广泛应用于目标跟踪领域,对目标进行准确地估计并有效处理目标的遮挡问题.     

基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法

针对传统行人跟踪算法得到运动轨迹与真实轨迹差异巨大的问题,提出一种基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法.该方法利用摄像机标定信息和图像帧信息建立行人的三维模型,解决图像中目标尺度的变化问题,并得到目标的真实运动轨迹.同时该方法利用双指数预测模型对粒子滤波算法进行优化,以解决短时遮挡问题,同时降低运算复杂度.实验表明,基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法能够较准确地建立行人三维模型,对比标准粒子滤波和KPF算法,能够对行人进行有效跟踪,对短时遮挡和尺度变化有较强的鲁棒性.     

鲁棒的自适应尺度和方向的目标跟踪方法

针对在视频序列图像目标跟踪中,跟踪目标尺寸和跟踪目标相对背景运动的方位角都在实时变化,常规目标跟踪算法会引起尺度和方向定位偏差,导致跟踪漂移,甚至跟踪失败问题,提出鲁棒的目标尺度和方向自适应的跟踪方法。在Kalman滤波框架下,通过将运动目标的最小外接矩形信息转化为Kalman滤波参数,对目标运动进行建模。采用基于最小外接矩形的两步块匹配搜索方式实现对目标的中心定位,然后采用增量式搜索匹配方法根据最优尺度和角度的判别条件修正目标尺度和方向角度。通过动态评估不同目标模型在不同跟踪场景中的置信度,对目标模型进行动态更新。使用公用视频图像序列测试,实验结果验证了该方法的有效性。     

遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪算法

目的 复杂环境下,运动目标在跟踪过程中受尺度变换以及遮挡因素的影响,跟踪准确率较低。针对这一问题,提出一种遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪方法。方法 首先选取第1帧图像的前景区域,训练目标的位置、尺度滤波器和GMS（grid-based motion statistics）检测器。然后,通过位置滤波器估计目标位置,尺度滤波器计算目标尺度,得到初选目标区域。最后,利用相关滤波响应情况对初选目标区域进行评估,通过相关滤波响应值的峰值和峰值波动情况判断是否满足遮挡和更新条件。若遮挡,启动检测器检测目标位置,检测到目标位置后,更新目标模型;若更新,则更新位置、尺度滤波器和GMS检测器,完成跟踪。结果 本文使用多尺度相关滤波方法作为算法的基本框架,对尺度变化目标跟踪具有较好的适应性。同时,利用目标模型更新机制和GMS检测器检索目标,有效地解决了遮挡情况下的目标丢失问题。在公开数据集上的测试结果表明,本文算法平均中心误差为5.58,平均跟踪准确率为94.2%,跟踪速度平均可达27.5 帧/s,与当前先进的跟踪算法相比,本文算法兼顾了跟踪速度和准确率,表现出更好的跟踪效果。结论 本文提出一种新的遮挡判别下的多尺度相关滤波跟踪算法。实验结果表明,本文算法在不同的尺度变换及遮挡条件下能够快速准确跟踪目标,具有较好的跟踪准确率和鲁棒性。     

多线索融合和区域划分的粒子滤波跟踪算法

提出一种多线索动态融合和目标区域划分的粒子滤波视觉跟踪算法。在粒子滤波框架基础上,选取颜色、纹理、边缘线索于目标模型中,采用带权重的乘性融合策略自适应计算粒子权重,并实时更新目标模型。为增强在遮挡时的跟踪能力,采用局部目标而非整个运动目标作为粒子目标模型。实验结果表明,改进后的算法比简单的线索融合、传统的粒子滤波模型选取方法更能鲁棒并实时地跟踪目标。     

运动像机下基于粒子滤波的多目标跟踪算法

针对摄像机运动情况下的多目标跟踪问题,提出了基于粒子滤波的跟踪算法.在粒子滤波算法基础上,将二阶自回归过程作为系统状态转移模型,HSV颜色直方图作为观测模型,对视频中多个目标的位置、大小进行跟踪.实验结果表明,该算法能实时正确地跟踪多个目标,并对局部遮挡有较好的鲁棒性,也能在目标短暂消失导致跟踪失败后,在目标重新出现后及时捕获并继续进行跟踪.     

Mean shift tracker combined with online learning-based detector and Kalman filtering for real-time tracking

Color-based visual object tracking is one of the most commonly used tracking methods. Among many tracking methods, the mean shift tracker is used most often because it is simple to implement and consumes less computational time. However, mean shift trackers exhibit several limitations when used for long-term tracking. In challenging conditions that include occlusions, pose variations, scale changes, and illumination changes, the mean shift tracker does not work well. In this paper, an improved tracking algorithm based on a mean shift tracker is proposed to overcome the weaknesses of existing methods based on mean shift tracker. The main contributions of this paper are to integrate mean shift tracker with an online learning-based detector and to newly define the Kalman filter-based validation region for reducing computational burden of the detector. We combine the mean shift tracker with the online learning-based detector, and integrate the Kalman filter to develop a novel tracking algorithm. The proposed algorithm can reinitialize the target when it converges to a local minima and it can cope with scale changes, occlusions and appearance changes by using the online learning-based detector. It updates the target model for the tracker in order to ensure long-term tracking. Moreover, the validation region obtained by using the Kalman filter and the Mahalanobis distance is used in order to operate detector in real-time. Through a comparison against various mean shift tracker-based methods and other state-of-the-art methods on eight challenging video sequences, we demonstrate that the proposed algorithm is efficient and superior in terms of accuracy and speed. Hence, it is expected that the proposed method can be applied to various applications which need to detect and track an object in real-time.     

基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪

目的 针对现实场景中跟踪目标的快速运动、旋转、尺度变化、遮挡等问题,提出了基于卷积特征的核相关自适应目标跟踪的方法。方法 利用卷积神经网络提取高、低层卷积特征并结合本文提出的核相关滤波算法计算并获得高底两层卷积特征响应图。采用Coarse-to-Fine方法对目标位置进行估计,在学习得到1维尺度核相关滤波器估计尺度的基础上实时更新高低两层核相关滤波器参数,以实现自适应的目标跟踪。结果 实验选取公开数据集中的典型视频序列进行跟踪,测试了算法在目标尺度发生变化、遮挡、旋转等复杂场景下的跟踪性能并与多种优秀的跟踪算法在平均中心误差、平均重叠率等指标上进行了定量比较,在Singer1、Car4、Jogging、Girl、Football以及MotorRolling视频图像序列上的中心误差分别为8.71、6.83、3.96、3.91、4.83、9.23,跟踪重叠率分别为0.969、1.00、0.967、0.994、0.967、0.512。实验结果表明,本文算法与原始核相关滤波算法相比,平均中心位置误差降低20%,平均重叠率提高12%。结论 采用卷积神经网络提取高低两层卷积特征,高层卷积特征用于判别目标和背景,低层卷积特征用于预测目标位置并通过Coarse-to-Fine方法对目标位置进行精确的定位,较好地解决了由于目标的旋转和尺度变化带来的跟踪误差大的问题,提高了跟踪性能并能够实时更新学习。在目标尺度发生变化、遮挡、光照条件改变、目标快速运动等复杂场景下仍表现出较强的鲁棒性和适应性。     

利用多特征混沌粒子滤波的视觉目标跟踪方法

随着摄像终端的增多以及自动视频分析需求量的增大,针对视频序列中存在突然运动、遮挡、运动模糊等干扰因素时传统视觉目标跟踪方法很难获得鲁棒性高、精确稳定的目标跟踪的问题,提出了利用多特征混沌粒子滤波的视觉目标跟踪方法。首先,基于非线性动力学预测进行混沌建模,利用混沌映射的梯度优化函数来搜索状态空间以找到参考轨迹;然后设计了一种用于视觉跟踪的混沌粒子滤波器,并改进运动表观模型,引入颜色、纹理和深度的特征完善滤波器的性能;最后,将多特征混沌粒子滤波器与其他视觉目标跟踪方法应用于VOT17和TB 数据集进行对比分析,以论证该方法的准确性。结果表明,提出的多特征混沌粒子滤波方法显著减少了粒子数量、搜索空间和滤波器发散,其精度高出其他方法约10%,在突然运动、遮挡和运动模糊等情况下整体性能优于其他几种对比方法。