改进的mean shift目标跟踪算法

提出一种改进的均值偏移（mean shift， MS）目标跟踪算法，用于提高模板漂移和大面积遮挡情况下视觉目标跟踪算法的鲁棒性和准确性。首先判断目标是否存在遮挡现象，当遮挡未发生时，采用原始MS算法跟踪目标，利用选择性分量更新策略对目标模板进行更新，减少模板漂移的影响|当遮挡发生后，利用非对称核函数模型对候选目标模型进行矫正，降低遮挡像素点对MS矢量和目标跟踪稳定性的影响。实验结果表明，改进的跟踪算法对非刚性和大面积遮挡目标都能进行稳定的跟踪。     

基于改进多特征融合均值位移算法的红外舰船目标跟踪

针对红外海面背景杂波干扰严重多特征融合的均值位移算法无法准确跟踪目标的问题,对原算法进行了改进,提出一种基于多特征融合均值位移跟踪的新框架。在多特征融合均值位移跟踪的基础上,所提算法通过加入对目标区域的迭代分割并提取区域形心,实现了舰船目标的准确再定位;在局部分割的基础上,提出了对多特征模板尺寸和目标模型的更新方案,实现了对红外海面背景下舰船目标的准确、鲁棒跟踪。利用实际红外图像序列对算法性能进行验证,实验结果表明,所提算法能够更准确、有效地跟踪图像序列中的舰船目标。     

基于特征融合与背景加权的红外目标跟踪

针对传统均值漂移算法无法对与背景相近红外目标进行有效跟踪的问题,提出了一种改进均值漂移(Mean Shift)算法。首先,融合了灰度和纹理两方面的信息以增加目标描述的信息量,接着为了减少背景像素对跟踪定位的影响,通过目标区域周围像素的颜色直方图定义背景加权系数,并将该系数引入到目标模型的灰度直方图和纹理直方图的计算中,进而实现目标的准确定位,最后,给出了目标模型更新方法。实验结果表明,文中算法能够抑制背景干扰,对与背景相似的目标进行有效的跟踪。     

基于模糊测度的多特征融合鲁棒粒子滤波跟踪

针对基于单一颜色特征的粒子滤波跟踪算法易受光照变化、部分遮挡及相似干扰物的影响,而利用多特征融合的粒子滤波方法存在各特征权值、跟踪模板及窗口大小自适应选取问题,提出了一种基于模糊测度的多特征融合鲁棒粒子滤波跟踪算法。采用颜色及边缘方向直方图来描述目标量测模型,通过分别计算这两类特征在候选目标与参考目标之间的Bhattacharyya距离来确定其各自特征的模糊测度,通过查取模糊规则表来自适应地确定两类特征的权重;将连续帧的多特征联合模板更新机制用于对初始目标模板的更新;针对目标发生尺度变化造成跟踪窗口难以自适应的问题,通过引入粒子离散度实现了跟踪窗尺寸的自适应调整。实验结果表明:所提出的跟踪算法位置平均误差小于8个像素,相比于传统方法可以有效克服光照、部分遮挡以及相似目标干扰等影响,具有较高的跟踪精度及较强的鲁棒性。     

基于PDAF和线性预测的实时小目标跟踪算法

根据红外图像中小目标的典型特征提出了一种新的小目标检测算法。利用图像小目标的微分几何特性,计算图像的最小法向曲率,并以此为阈值,获得小目标的候选区对象,以实现目标检测。针对复杂背景下跟踪过程出现背景杂波干扰或目标受到遮挡时,出现目标消失的问题,提出了一种基于概率数据互联滤波器和线性预测技术相结合的实时跟踪算法,以提高目标跟踪的稳定性和精度。最后,利用实际录制的图像序列进行仿真实验,可准确跟踪信噪比不小于2、运动速度为1帧/像素的目标,验证了算法的有效性和实时性。     

多特征融合的尺度自适应相关滤波跟踪算法

针对传统的核相关滤波跟踪算法特征表达不足且不能解决尺度变化导致的跟踪失败问题,提出了一种多特征融合的尺度自适应相关滤波跟踪算法。首先,在位置预测阶段,利用Hue和梯度方向直方图两种特征和各自的位置滤波器作用得到的输出响应值,自适应分配权重实现目标位置的预测。其次,在尺度预测阶段,通过在目标位置采集多尺度图像,组成样本独立训练尺度滤波器,并根据样本的尺度滤波响应值,对目标的尺度进行估计,使跟踪算法能够适应目标的尺度变化。最后利用两帧图像间的差异性,自适应调整学习率,进行位置滤波器的更新。实验结果表明,改进算法相较于传统的核相关滤波跟踪算法,在跟踪成功率和跟踪精度上分别提高了25%和13%。当目标尺度变化较大时,改进算法仍能稳定跟踪。     

基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法

目前大多数基于相关滤波的跟踪方法是通过对模型采取简单的线性加权融合或是将历史模型作为时间正则化项来约束模型更新的方式, 增强滤波器对目标的判别能力, 但这种方式对目标时域信息利用有限, 容易造成模型退化漂移。本文提出一种基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法, 该方法通过收集跟踪过程中利用当前样本产生的独立模型, 在建立包含背景信息的局部样本库中来指导滤波器更新, 以此保留目标在时域中的鲁棒特征。同时，根据每一个模型对当前目标的表征能力不同进行可靠性权值更新。最后，利用交替方向乘子(alternating direction multiplier，ADMM)算法进行模型迭代优化。通过在大量的数据库进行实验, 结果表明本文的方法在精确度与成功率上有了大幅提升。     

融合位置和姿态信息的模型概率估计

为了利用目标的姿态信息来提高机动目标跟踪的精度,提出一种融合位置和姿态信息的模型概率估计算法。该算法采用模糊关联的方法,实现了基于姿态信息的模型概率估计;根据离散点过程滤波的基本理论,对其进行滤波;采用贝叶斯推理方法,对来自姿态的模型概率和来自位置的模型概率进行了信息融合,并将融合后的模型概率应用到IMM算法。仿真表明,改进的IMM在保持传统IMM实时性的基础上提高了跟踪精度,从而验证了姿态信息对目标跟踪的辅助作用。     

高分辨距离像辅助的机动目标跟踪算法

宽带相控阵雷达可以获得高分辨距离像,利用此特征获取目标的姿态角成为了一种可能,基于此提出了一种新的机动目标跟踪算法,充分利用高分辨距离像特征,实时估计目标姿态角,并将姿态角信息融合到雷达的量测方程,本文结合先进的非线性滤波算法,提出了利用姿态角的交互多模型不敏卡尔曼滤波算法。通过计算机仿真表明,利用目标姿态角的机动目标跟踪算法相比传统算法目标跟踪精度(位置精度和速度精度)得到很大提高。同时姿态角误差越小,目标跟踪性能越好。     

基于视觉字典的在线多示例目标跟踪

在线多示例目标跟踪算法无法判别目标丢失以及无法适应目标尺度的变化。提出了一种基于视觉字典的在线多示例目标跟踪算法。算法将视觉字典和多示例跟踪分别作为检测器和跟踪器,利用互反馈技术提高跟踪性能。跟踪器完成目标的跟踪并为视觉字典的构建和更新提供训练样本;检测器则对跟踪器的结果（候选样本）进行判定,目标丢失时,暂停跟踪并重新检测目标,目标未丢失时,利用Ransac算法获得目标的尺度变换系数并在新尺度下更新跟踪器。为了提高目标丢失判别的准确性,提出了一种局部随机抽样的直方图相似性度量技术,采用局部划分思想和Noisy-NR模型计算候选样本与训练样本特征直方图的相似性,减少了传统直方图匹配由于受目标局部遮挡影响造成的误判。实验结果表明,该算法能够适应目标的尺度变化,检测目标的丢失,提高了跟踪稳定性。     

光电成像制导中地面运动目标检测与跟踪

地面运动目标的自动检测与跟踪是对地精确打击光电成像制导中的核心任务。针对地面运动目标自动检测问题,提出了由粗到精的迭代全局运动补偿算法以补偿动平台引起的背景图像像素位移,基于变化能量测度的独立运动目标检测算法以及基于三帧序列图像的运动目标定位算法。针对地面运动目标跟踪问题,提出了融合运动特征和灰度直方图特征的粒子滤波器目标跟踪算法,实现可靠、稳定跟踪地面运动目标。利用实际航拍视频进行算法验证实验,比较了基于傅里叶-梅林变换 (Fourier-Mellin transform, FMT)、Kanade-Lucas-Tomasi (KLT) 特征跟踪、Harris角点和迭代全局运动补偿算法,验证了基于变化能量测度的独立运动目标检测算法和融合多特征的粒子滤波器跟踪算法的有效性。     

基于局部背景加权直方图的目标跟踪

针对传统的颜色直方图和加权颜色直方图跟踪算法难以在复杂环境下对目标进行有效跟踪的问题,提出了一种基于局部背景加权直方图的目标跟踪算法,该算法将目标的局部背景看作上下文,将其引入目标表征。在粒子滤波跟踪算法框架下,用局部背景加权直方图来表征目标,以增强目标与背景的鉴别性,从而突出目标区域内的前景信息。各种场景的实验结果比较表明,提出的跟踪算法比传统的颜色直方图和加权颜色直方图跟踪算法具有更好的稳定性和鲁棒性,特别是针对目标被局部遮挡及跟踪环境光照变化较大等情况。     

基于HASH感知和小波变换的目标跟踪算法

为了解决视频跟踪过程中,由于运动目标在实际运动中常存在旋转、缩放等形变导致的目标丢失问题,提出了一种融合了图像HASH值、小波变换和模板匹配算法的目标跟踪算法。该方法利用背景差分法得到运动目标模板,通过对图像信息进行小波变换得到低频子图像,并在低频子图像中进行全局搜索,确定最佳匹配区域。模板更新策略利用图像间HASH距离,判断图像间的相似性决定是否更新模板。实验仿真结果证明,该算法在运动目标存在缩放、旋转等形变时,仍可以准确跟踪目标。     

基于SVM与Mean-Shift的非刚性目标跟踪框架

针对动态背景下,序列图像中的非刚性目标跟踪问题,提出了一种基于支持向量机(support vector machine,SVM)和均值移动(Mean-Shift)的序列图像目标跟踪框架。在初始图像中选择跟踪目标所处的矩形框,将目标框周围一定范围的像素作为背景。以目标和背景数据训练SVM二值分类器。运用得到的分类器对下一帧图像相同区域内的像素分类,得到二值的置信图(confidence map),在置信图范围内运用Mean-Shift算法求得当前目标位置,移动目标框和背景框的中心到目标位置,以10%的比例缩放目标框并选择最优者以适应目标尺度变化。以此时的目标像素和背景像素训练新的SVM分类器,进行下一幅图像的跟踪,直至完成整个序列图像跟踪任务。实验证明,该方法适用于动态背景及非刚性目标的跟踪,且实时性较好。     

复杂背景下基于改进粒子滤波的红外人体跟踪

为解决复杂背景下红外图像序列中的人体跟踪问题,提出了一种改进的粒子滤波跟踪方法。根据红外图像中人体目标的特点,首先建立人体的灰度直方图来提取其灰度特征,同时采用一种新的基于帧间差分和灰度概率分布图的方法提取其运动特征。然后将上述两种特征融合到粒子滤波框架中,用于粒子权值的计算,最终实现红外序列中人体的稳健跟踪。实验结果表明,和传统粒子滤波算法相比,该方法大大提高了复杂背景下红外人体跟踪的准确性和有效性,跟踪结果令人满意。

Abstract：

An improved particle filter tracking algorithm was proposed to solve the problem of human tracking in infrared image sequences under complex background.According to the characters of the human in the infrared images,the algorithm firstly constructed the gray histogram of the human to extract the gray feature,and at the same time utilized a new method based on the inter-frame difference and gray probability distribution image to get the motion feature.Then,the above-mentioned two features were fused into the particle filter frame to calculate the particle weights.Finally the robust tracking of human in infrared image sequences was achieved.The experimental results show that compared with the traditional particle filter algorithm,the presented method greatly improves the accuracy and effectiveness of the infrared human tracking under complex background,and the tracking results are satisfactory.