基于自适应多模型联合的目标跟踪算法

基于核相关滤波器的跟踪算法对于目标的空间结构具有较强的依赖性,无法有效应对遮挡、形变等干扰因素,且单一的特征模型在复杂的跟踪场景下无法准确表述目标信息。为此,提出一种基于自适应多模型联合的算法。通过自适应权重将相关滤波模型与颜色直方图模型进行联合,并将稀疏表示的思想引入相关滤波模型的训练过程中,以增强算法的鲁棒性。OTB视频序列数据集上的实验结果表明,该算法可有效缓解跟踪过程中的遮挡、形变等因素的干扰,与Staple算法、KCF算法相比,目标跟踪的精度显著提升。     

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。     

基于融合特征的多尺度快速相关滤波跟踪算法

针对复杂场景下目标遮挡和尺度变化所导致的跟踪效果不佳问题,提出一种基于融合特征的多尺度快速相关滤波跟踪算法。首先,对目标的3种特征降维融合构成特征矩阵;其次,采用主成分分析思想实时地提取显著特征,重构特征矩阵,在有效降维的同时训练位置相关滤波器;最后,利用融合特征矩阵训练尺度相关滤波器,从而准确预测目标位置和尺度。实验部分将改进算法与目前流行的相关滤波跟踪算法进行比较,结果表明,改进算法在目标遮挡和尺度变化场景下跟踪精度较高,平均跟踪速度达到52.5 frame/s。     

快速尺度估计的增强型多核相关滤波算法

针对核相关滤波（KCF）跟踪算法在复杂环境下其定位性能和稳定性差的问题,提出了一种快速尺度估计的增强型多核相关滤波跟踪算法。该算法针对核相关滤波算法无法适应跟踪过程中目标尺度变化,将快速判别式尺度估计移植至核相关滤波跟踪框架,解决了跟踪过程的目标尺度问题。对于单个特征的单核相关滤波器在复杂环境中跟踪适应性差的问题,提出了一种多特征互补的多核相关滤波器。该滤波器利用KCF多通道特性以及不同特征可以描述不同信息,采用多个相同内核的线性组合,每个内核对应一个特征,并结合快速尺度估计,在保证算法实时性的同时进一步提高跟踪性能。通过在OTB2013目标跟踪数据集上进行实验,该算法与近年来性能优异的算法进行对比,结果表明,与传统的使用HOG特征的KCF算法相比精度上提高了10.9%,成功率提高了16.2%;与使用CN特征的CN2算法相比,精度上提高了20.6%,成功率提高了19.6%。实验结果表明,所提算法在目标尺度变化以及复杂环境下的跟踪效果均优于其余相关滤波算法,证明了该算法的有效性以及鲁棒性。     

核相关滤波融合稀疏表示的目标跟踪算法

为解决稀疏表示跟踪速度慢和核相关滤波算法难以处理遮挡、尺度变化的问题,提出一种核相关滤波结合稀疏表示的视频跟踪算法。用核相关滤波快速定位目标的最大可能位置,密集采样后采用基于局部图像块的稀疏表示和对齐池化构建外观模型,更好表征目标的局部特征以应对遮挡问题。为处理跟踪漂移,采取基于滤波和稀疏编码的探测策略实现模型更新。OTB100上的实验结果表明,该算法在处理遮挡、旋转和快速运动上与其它算法相比达到最好的跟踪效果。     

基于记忆梯度追踪的高效稀疏跟踪算法

为了实现快速稳定的L1稀疏跟踪,提出一种基于记忆梯度追踪的优化稀疏表示目标跟踪算法.首先采用整合后的分块协方差特征对目标外观建模,构建出更有效的适于稀疏跟踪框架的观测模型,结合模板更新策略可提高对复杂场景干扰和漂移模板的鲁棒性;然后采用更低计算成本的自适应比例无迹变化方法近似协方差特征,将流形空间特征相似度量转为欧氏空间度量;最后利用快速记忆梯度追踪方法重构信号性快速稳定的优点减少L1目标跟踪算法稀疏系数的重建时间,计算目标的稀疏解.在各种场景下与5种算法比较的实验结果表明,该算法具有更好的性能.     

稀疏约束的时空正则相关滤波无人机视觉跟踪

目的 基于相关滤波的跟踪算法在无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)视觉跟踪领域表现出卓越的性能。现有的相关滤波类跟踪算法从样本区域的所有特征中学习滤波器,然而某些来自遮挡或形变的特征可能会污染滤波器,降低模型判别能力。针对此问题,提出一种稀疏约束的时空正则相关滤波跟踪算法。方法 在相关滤波目标函数上施加空间弹性网络约束以自适应地抑制跟踪过程中的干扰特征,同时集成空间—时间正则相关滤波算法(spatial-temporal regularized correlation filter,STRCF)中的时间正则项以增强滤波器抑制畸变的能力。采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)将带有约束项的目标函数转化为两个具有闭式解的子问题迭代求局部最优解。此外,提出一种相关滤波框架通用的加速策略,根据当前帧的目标位移量,对检测定位阶段的特征矩阵进行等距离的循环移位,将其作为在线学习阶段的特征矩阵,每帧可节省一次训练样本的特征提取操作,提高跟踪速度。结果 在3个UAV数据集上与14种主流跟踪算法进...     

改进的KCF算法在车辆跟踪中的应用

针对核相关滤波算法(KCF)在复杂道路场景下难以应对因车辆尺度变化,遮挡及旋转而不能继续跟踪的问题,提出了一种新的跟踪方法来更好地实现复杂道路场景下的车辆跟踪。该方法借鉴快速分类尺度空间跟踪器(fDDST),采用一维尺度相关滤波器进行尺度估计。同时融合Kalman滤波器形成预测-跟踪-校准的跟踪机制。该机制结合遮挡处理能够保证系统在目标被严重遮挡时跟踪的准确性。在模型更新方面,在目标被遮挡时,自适应的调节学习率参数,及时纠正模型偏移、特征丢失等问题。实验结果表明,在复杂道路场景下车辆旋转 、遮挡及尺度变化时,均能有效地跟踪目标车辆,且具有良好的鲁棒性。     

判别稀疏表示与在线字典学习的运动目标跟踪

针对传统稀疏表示不能有效区分目标和背景的缺点,提出一种判别稀疏表示算法,这种算法在传统稀疏表示目标函数中加入一个判别函数,大大降低干扰因素对目标跟踪的影响。基于判别稀疏表示和[?1]约束,提出一种在线字典学习算法升级目标模板,有效降低背景信息对目标模板的影响。提取目标梯度方向的直方图（HOG）特征,利用其对光照和形变等复杂环境具有较强鲁棒性的优点,实现对目标更稳定的跟踪。实验结果表明,与现有跟踪方法相比,该算法的跟踪效果更好。     

基于自学习特征的相关滤波跟踪算法

依靠高效的鉴别回归模型和多线索特征，如方向梯度直方图（HOG）特征和颜色名（CN）特征，相关滤波（CF）跟踪算法取得了优异的跟踪效果。但其弱点是不能应对由表观变化过程中鉴别信息不充分而导致的跟踪失败。针对这一问题，提出了基于自学习特征的相关滤波跟踪算法（SLDCF）。其中，自学习特征探索了相邻帧之间协同表示的特性，能够学习到相邻帧之间的目标变化情况，同时有效减少背景的干扰，以提高滤波器的鉴别性。通过标准视频数据集上的验证对比实验，其跟踪效果优于其余传统的相关滤波跟踪算法，证明了该算法的有效性和鲁棒性。     

流形背景感知的相关滤波目标跟踪

针对相关滤波跟踪算法在相似背景、遮挡、快速运动、运动模糊等复杂场景下目标易丢失的问题,提出一种新的基于流形背景感知的相关滤波目标跟踪方法。首先,选取目标区域,提取目标的外观特征,建立目标模型;然后,以目标所在位置为原点,采用双指数分布构建流形搜索区域,并根据目标的运动速度和运动方向动态调整流形搜索区域的搜索范围和搜索角度,提取流形搜索区域内的背景信息,将背景信息与目标特征模型进行滤波器训练,得到滤波器模板;最后,以滤波器模板来确定目标位置,进行目标跟踪。提出的流形背景感知算法,根据目标运动的速度和方向,采用动态搜索机制进行搜索,涵盖了目标随机运动的大概率空间范围,在复杂场景下能够有效搜索目标,并控制了计算量,提升了目标跟踪算法的精度和速度。该方法在标准数据集OTB100上进行了大量的实验,实验结果表明,相较于其他主流算法,该算法对相似背景、遮挡、快速运动、运动模糊等复杂条件下的目标跟踪具有很好的准确率、实时性和鲁棒性。     

自适应特征融合的多尺度相关滤波目标跟踪算法

针对单一特征目标跟踪算法不能较好地适应复杂场景的变化,容易受跟踪目标的尺度变化、形变、遮挡以及背景混杂等影响导致跟踪失败的问题,提出一种自适应特征融合的相关滤波目标跟踪算法.首先根据目标的HOG和CN特征,采用上下文感知相关滤波框架得到2种特征下滤波响应值,并且进行归一化处理;然后按照响应值占比分配权重并线性加权融合,将得到融合后响应值用于确定目标位置;再引入尺度相关滤波器,用于估计目标尺度变化,增强尺度应变能力;最后通过设定的预定义阈值来判断位置和尺度滤波模型的更新,提高模型的更新质量.采用OTB Benchmark数据集进行实验,分别与基于相关滤波和基于上下文感知框架等11种目标跟踪算法进行对比,结果表明,该算法在精确度和成功率上均取得较为理想效果,其中精确度为82.5%,成功率为54.2%;而且在尺度变化、形变、快速运动、遮挡等复杂场景挑战下具有较好的鲁棒性.     

运动状态与尺度估计的核相关目标跟踪方法

视觉跟踪在视频智能监控和机器人等领域有着广泛应用。基于相关滤波分类器,提出了具有运动状态估计和目标尺度估计的视觉目标跟踪方法。该方法将粒子滤波与核相关滤波方法相结合,首先估算运动目标的位置,然后执行尺度相关滤波器来估算目标的尺度,以使算法对尺度变化的运动目标具有更强的适应能力。该方法在传统的KCF跟踪算法的基础上引入了一种基于概率的运动状态估计方法,可以获得更加稳定的目标信息,并减少背景干扰信息的引入,从而在复杂场景下具有更强的抗干扰性。使用benchmark数据集对所提方法进行了测试实验,并和其他已有的若干视觉跟踪方法进行了对比实验,结果验证了所提算法的高效性,且所提方法在目标尺度变化、光照变化、姿态变化、部分遮挡、旋转及快速运动等复杂情况下均有较强的适应性。     

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。     

面向多源数据融合的稀疏表示目标跟踪

传统的基于稀疏表示的目标跟踪方法主要利用目标的灰度特征构建稀疏表示模型。由于灰度特征对光照变化敏感，这会影响目标跟踪在复杂场景下的鲁棒性。基于多源数据融合的目标跟踪可以明显提升目标跟踪鲁棒性，但如何有效融合不同维度，不同类型的多源目标特征成为基于多源数据融合的目标跟踪所要解决的关键问题。提出了一个基于目标状态以及灰度特征的稀疏表示目标跟踪方法。所提出的方法可通过基于核函数表示的稀疏表示模型，在探究目标状态以及灰度特征相关性的基础上，将两种不同维度的特征进行有效融合，提升目标跟踪在复杂场景下的鲁棒性。     

畸变感知相关滤波目标跟踪算法

针对现有相关滤波跟踪算法在目标畸变情况下应对能力不足和滤波器模型更新存在误差累积易导致跟踪失败的问题,提出畸变感知相关滤波目标跟踪算法。首先,利用粒子采样构建强化目标信息的空间参考权值,适应相邻帧间目标外观变化,使滤波器专注于学习目标可信赖部分,抑制背景干扰信息;其次,采用交替方向乘子法以较少的迭代次数求解目标最优函数值,优化算法,降低计算复杂度;最后,为进一步增强滤波器的判别能力,设计目标畸变感知策略,通过分析平均峰值相关能量和响应图峰值时序约束来衡量目标受干扰因素影响后的畸变程度,判别当前跟踪结果是否可靠。当目标跟踪定位可靠性较低时,采用粒子滤波对目标进行选择性的重检测。并依据当前跟踪目标畸变程度,自适应地更新滤波器模型。在OTB50、OTB100和DTB70数据集上与多种代表性目标跟踪算法进行对比实验,实验结果表明,该算法的跟踪成功率和精确率较优,在面对实际场景中因多个干扰因素而产生畸变的目标时具有较强鲁棒性。     

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。     

基于超像素和判别稀疏的运动目标跟踪算法

针对目标遮挡、非刚性变换、光照变换等因素干扰产生的漂移问题,提出基于超像素和判别稀疏的运动目标跟踪算法。算法首先利用SLIC方法对运动目标的观测区域进行超像素分割,然后通过K-Means算法构建包含目标和背景的超像素字典,再基于判别稀疏表示和[?1]范数最小化框架求解候选目标的稀疏系数,同时结合粒子滤波框架和在线字典更新策略完成目标跟踪。实验结果表明,该算法在多种因素干扰的环境中具有较强的鲁棒性,能够准确稳定地进行在线目标跟踪。     

核相关滤波与孪生网络相结合的目标跟踪算法

针对核相关滤波目标跟踪算法中对局部上下文区域图像提取的HOG特征图在复杂环境下不能保证目标跟踪的精度问题,提出了一种核相关滤波与孪生网络相结合的目标跟踪算法.首先在首帧输入图像中提取HOG特征图并建立相关滤波器模板,同时提取经过孪生网络的目标区域图像特征图;然后若后续帧输入图像帧数不为5的倍数则提取仿射变换HOG特征图,否则提取经过孪生网络的搜索区域图像特征图;最后根据遮挡处理的结果自适应获取目标位置并更新模型和最终相关滤波器模板.仿真实验结果表明本文算法在保证目标跟踪精度的前提下具有满足实时跟踪要求的跟踪速率.     

一种结合空间信息和稀疏字典优化的目标跟踪算法

针对复杂场景中目标表观变化引起的跟踪漂移问题, 提出一种新的基于稀疏表示的目标跟踪算法. 该算法通过稀疏性和空间相关性正则约束得到一种优化的目标代价函数, 利用拉格朗日对偶理论和加速近端梯度方法完成字典优化, 并利用最大池化理论和空间金字塔方法得到降维的且包含更多空间信息的目标模板系数和候选样本系数. 实验结果表明, 所提出的算法在背景干扰、光照变化、形变、运动模糊、严重遮挡等多种复杂场景中都能取得较为鲁棒的跟踪效果.