基于多特征和尺度估计的核相关滤波跟踪算法

针对传统核相关滤波器跟踪方法(KCF)在尺度估计不足和抗遮挡性低等问题上,本文提出了一种把梯度直方图和颜色直方图相结合,并利用尺度估计策略提升跟踪框适应性的核相关滤波跟踪算法.该方法首先通过建立核岭回归模型,使用二维核化相关位置滤波器,融合方向梯度直方图(HOG)特征和颜色直方图(CN)特征,采取根据响应大小的方式加权融合跟踪坐标,精确确定目标的中心位置;然后,利用滤波响应的峰值旁瓣比的高低来判定是否发生遮挡,当特征响应的旁瓣比低于设定的阈值时,暂停更新滤波模板;最后,利用光流法计算出视频帧间关键角点的位移来估计被跟踪目标的形变比例和尺寸,同时结合尺度集合进行跟踪框缩放.通过理论分析和在跟踪基准数据库OTB-2013中的50组视频序列进行仿真实验,对比了当下主流的相关滤波跟踪算法,在保证实时性的同时,较原核相关滤波算法跟踪的精度提升了14.5%,成功率提高了9.2%,并且在复杂场景下具备较强的抗遮挡性和鲁棒性.     

一种基于多相关滤波器组合的目标跟踪方法

针对复杂跟踪环境条件下目标的跟踪失败问题,提出一种基于多相关滤波器组合的目标跟踪方法.首先2个分别采用颜色属性(Color Name,CN)特征和方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)特征的核相关滤波器(Kernelized Correlation Filter,KCF)通过自适应融合手段进行响应图信息融合,确定目标的预测位置;然后通过以目标区域为基础进行多尺度采样,提取CN-HOG拼接特征构建尺度相关滤波器,得到目标的最佳尺度;最后设计了模型的自适应更新策略,通过判断目标是否发生遮挡来决定是否在当前帧进行模型更新.在50组视频序列上对所提算法与6种当前主流的相关滤波跟踪算法进行了实验.实验结果表明,在复杂的跟踪环境条件下,所提算法取得了最好的跟踪精度和成功率,能够有效处理目标遮挡和尺度变化等问题,且具有较快的跟踪速度.     

尺度自适应的分块核相关滤波目标跟踪算法

针对目标跟踪过程中由于遮挡导致的算法性能下降的问题,在分析和研究核相关滤波算法的基础上提出了一种尺度自适应的分块跟踪策略.首先从目标中心划分子块,使用融合梯度特征和颜色特征的局部核相关滤波器单独跟踪每个目标子块,并结合目标子块与整体间的位置约束关系得到目标中心位置的粗略估计,然后由全局滤波器用作初始估计以确定目标中心的...     

改进的核相关自适应目标跟踪

针对目标跟踪中出现的快速运动、尺度变化、遮挡等问题,提出基于遮挡检测的核相关自适应目标跟踪。该方法首先,利用核函数对正则化最小二乘分类器求解获得核相关滤波器,其次,利用核相关滤波器计算特征响应图,同时学习一维尺度滤波器对尺度进行估计,最后,通过响应图的最大值和振荡程度来判断目标是否被遮挡,在未受到遮挡的情况下,更新学习目标的外观模型和尺度模型,实现自适应目标跟踪。在公开的标准数据集上的实验结果表明,相比原始核相关滤波算法,平均中心位置误差降低15%,平均重叠率提高10%,且在目标尺度发生变化、遮挡、光照变化、快速运动等复杂场景下有较强的鲁棒性、适应性。     

一种抗遮挡尺度自适应核相关滤波器跟踪算法

针对传统的核相关滤波器(KCF)算法无法很好地解决目标跟踪过程中的尺度不变性和模型漂移问题,提出了一种改进的抗遮挡尺度自适应核相关滤波器算法。使用平均峰值相关能量(APCE)和相关滤波响应峰值作为跟踪置信度指标判断目标是否受到遮挡,在未遮挡的情况下,对目标进行尺度缩放,通过滤波器之后计算相应的响应值,比较不同尺度响应值的大小,最大值即为最佳的目标尺度值。采用OTB-2013评估标准,与传统KCF对比,新算法在目标受到遮挡时,跟踪成功率与精确度有明显提高,同时适应目标尺度变化,具有较强的鲁棒性。     

改进的核相关自适应目标跟踪算法及其实验验证

为了解决目标跟踪中出现的快速运动、尺度变化、遮挡等问题,提出基于遮挡检测的核相关自适应目标跟踪。该方法首先利用核函数对正则化最小二乘分类器求解获得核相关滤波器;其次利用核相关滤波器计算特征响应图,同时学习一维尺度滤波器对尺度进行估计;最后,通过响应图的最大值和振荡程度来判断目标是否被遮挡;在未受到遮挡的情况下,更新学习目标的外观模型和尺度模型,实现自适应目标跟踪。在公开的标准数据集上的实验结果表明,相比原始核相关滤波算法,平均中心位置误差降低15%,平均重叠率提高10%;且在目标尺度发生变化、遮挡、光照变化、快速运动等复杂场景下有较强的鲁棒性、适应性。     

基于深度特征与抗遮挡策略的运动目标跟踪

为了进一步提高复杂场景下的目标跟踪精度与鲁棒性,本文提出了基于深度特征与抗遮挡策略的运动目标跟踪算法,首先利用深层卷积神经网络提取出目标的深度卷积特征以代替传统的手工特征,然后将深度卷积特征融入传统的核相关滤波跟踪框架,充分利用深度特征描述能力强和相关滤波算法跟踪效率高的优势,同时采用高置信度抗遮挡更新策略来更新滤波器,利用融合特征训练尺度相关滤波器,以便更加精准预测目标的位置,提高算法抗遮挡能力.论文对数据集OTB-100视频序列中有遮挡问题的序列进行了测试,并与Deep STRCF、DSST、SRDCF、COT和ECO等算法进行比较,实验结果表明,本文所提算法在目标尺度变化、背景干扰和遮挡等复杂背景下具有更高的跟踪精度与成功率,跟踪效果最佳.     

基于多特征融合的尺度自适应KCF目标跟踪算法

首先,对核相关滤波(KCF)目标跟踪算法进行了详细推导;然后,针对KCF算法提取单一特征,不能很好地表达目标的外观模型,提出将多种特征融合的方法,增加外观模型的可区分性.同时针对KCF算法不能自适应尺度变化的问题,引入一种尺度自适应变化方法.还对于KCF算法的固定更新率在目标被遮挡的情况下会学习到错误信息的问题,提出一种在线模型更新因子的方法;最后,通过实验对比结果表明,本文提出的算法跟踪精度更高,且对目标尺度发生较大变化和遮挡情况下的跟踪具有较强的鲁棒性.     

快速尺度估计的核相关滤波目标跟踪

为了解决传统基于核相关滤波器(KCF)的跟踪算法难以有效处理目标尺度变化的难题,提出了一种新的融合快速准确估计目标尺度变化的核相关滤波跟踪算法。该方法首先利用目标尺度变化的连续性对目标的尺寸变化进行粗略估计,得到目标尺度变化的粗略值;然后进一步对目标尺度的更多可能变化进行精确搜索,提升目标尺度估计的准确性。在公开的复杂场景视频进行测试,比较了本文方法和原始KCF算法的实验效果,并且将本文算法和经典跟踪算法进行了比较,实验结果表明本文提出的目标跟踪算法更准确鲁棒。     

基于快速尺度估计的核相关滤波 目标跟踪

为了解决传统基于核相关滤波器（KCF）的跟踪算法难以有效处理目标尺度变化的难题,本文提出了一种新的融合快速准确估计目标尺度变化的核相关滤波跟踪算法。该方法首先利用目标尺度变化的连续性对目标的尺寸变化进行粗略估计,得到目标尺度变化的粗略值;然后进一步对目标尺度的更多可能变化进行精确搜索,提升目标尺度估计的准确性。在公开的复杂场景视频进行测试,比较了本文方法和原始KCF算法的实验效果,并且将本文算法和经典跟踪算法进行了比较,实验结果表明本文提出的目标跟踪算法更准确鲁棒。     

采用互补特征的核相关滤波目标跟踪算法

为了改善跟踪算法的性能,提出一种自适应加权的融合颜色特征和方向梯度直方图(HOG)特征的多核多通道的相关滤波跟踪算法.针对核相关滤波算法特征单一的问题,采用互补特征核空间描述目标,并根据互补特征响应值的大小,自适应为互补特征核空间分配权重、更新模型,提高算法的鲁棒性.实验结果表明:所提出的算法不仅能在一定程度上处理目标外观变化问题,而且完全满足跟踪场景的实时需求.     

一种改进的颜色粒子滤波目标跟踪算法

为实现运动目标精确跟踪,克服跟踪过程中目标的非线性运动以及由目标形变、遮挡和光照等因素带来的影响,本文提出了一种改进的颜色粒子滤波方法. 算法从提高目标模型描述能力入手,首先对直方图加权函数进行了改进,使模型对区域特征描述更加合理;然后针对颜色直方图特征对光照明敏感、易受环境干扰等缺点,将目标由颜色特征空间映射到对光照稳定、抗几何失真能力强的局部熵特征空间,构建了颜色局部熵观测模型;同时设计了目标模板的自适应更新策略,当目标受到严重干扰的时候动态调节粒子数目. 实验结果表明相比传统的颜色粒子滤波算法,本文算法具有更好的鲁棒性,能够在存在遮挡、光照变化、非线性运动等情况下实现稳定跟踪.      

自适应的免疫粒子滤波车辆跟踪算法

针对真实场景中的车辆跟踪问题, 提出一种改进的粒子滤波车辆跟踪算法. 通过免疫重采样框架减少粒子退化, 保证粒子滤波的有效性, 并参照人工免疫算法的思想建立记忆库, 使算法可较长时间地跟踪目标; 利用背景权重直方图和分块判别机制减少因遮挡导致的跟踪偏离, 同时在运动模型和抗体变异过程中加入自适应学习参数, 提高算法的鲁棒性. 实验结果表明, 在光照变化、 运动突变、 目标遮挡等不同条件下, 该算法具有稳定跟踪的能力, 验证了算法的有效性.     

基于多特征融合的显著性跟踪算法

针对在线视觉跟踪中的高效特征提取以及模型漂移的问题,提出了一种基于显著性检测的核相关滤波器(KCF)跟踪算法。将颜色特征(CN)和方向梯度直方图(HOG)进行加权融合;并自适应地调节每种特征的权重。对于模型漂移问题,受生物视觉机制的启发,通过视觉显著性算法获得目标的显著区域;并在该区域内进行采样,实现了全局范围搜索,避免陷入局部极大值。此外,引入了一种基于关键点的模型来解决目标尺度固定的问题。为验证提出算法的有效性,在50个视频序列上与近年来的5种优秀算法进行了对比。实验结果表明,与以往算法相比,该算法在成功率和中心位置误差上都取得较好的效果;而且能有效地缓解目标模型漂移问题。     

一种长宽比自适应变化的目标尺度估计算法

针对视觉跟踪中由于尺度变化、遮挡等复杂场景造成的跟踪失败问题,提出一种尺度长宽比自适应变化的目标尺度估计算法.该算法采用35×35个尺度因子来实现对目标的长宽比估计,为了降低运算量,通过分层尺度估计对二维尺度采样因子进行选择,既确定了目标的最佳尺度,又提高了算法的运行速度;为了进一步提高跟踪算法的鲁棒性,使用相邻两帧之间响应向量的欧式距离作为评判模板是否更新的标准.将尺度估计和模板更新模块引入到目前3种性能出色的相关滤波算法DSST、HCF和OSA中,进行仿真验证.实验结果表明,与原始算法相比,引入模块的新算法在跟踪成功率和精度上均有显著提高,在OTB100数据集上,成功率与3种原始算法相比,分别提高了1.3％、1.4％ 和1.4％,精度分别提高了1.2％、1.3％ 和1.0％,尤其在尺度变化、目标遮挡等复杂场景下具有明显的优势.     

融合纹理特征的Mean-shift抗遮挡目标跟踪算法

针对传统Mean-shift算法仅利用颜色特征,当场景中合有目标颜色相近的物体时,易发生误跟踪,且在目标被遮挡的情况下,无法进行有效的跟踪,提出一种融合目标纹理特征的抗遮挡跟踪算法.同时实时更新模板,并通过Kalman滤波估计目标的状态,在目标被遮挡的情况下进行估计预测,提出一种遮挡因子作为目标遮挡的判据,严重遮挡时,...     

水下目标工频磁场扰动信号检测方法研究

为了解决水下目标磁场近程化探测中磁信号衰减快、干扰强及扰动特征不明确、无法有效探测信号等问题,提出了一种基于混合神经网络与注意力机制(Att-CNN-GRU)的工频磁场水下目标时间序列扰动信号检测方法。将CNN,GRU神经网络与Attention机制相结合拟合信号,构建分类神经网络,对目标信号进行分类识别,同时与未引入注意力机制的CNN-LSTM模型及单一CNN和LSTM网络模型的预测及检测性能进行比较。结果表明,相较于传统方法,信号拟合效果将误差分别减小了36.24%,14.44%和4.878%,目标检测准确率达到83.3%。因此,加入Attention机制的CNN-GRU模型检测性能比CNN,LSTM和CNN-GRU模型更优异,作为辅助手段,能有效解决工频磁场探测中扰动信号微弱、扰动规律不明确、背景噪声多等问题,实现对水下目标造成的工频磁场扰动信号的拟合与检测。     

无人机视角下的特征匹配引导粒子滤波跟踪算法

粒子滤波(particle filter, PF)算法被广泛应用于视觉目标的跟踪,然而,在无人机视角下,摄像机与画面中的目标同时运动,导致了PF对目标运动状态的预测失效.针对此问题,提出一种面向无人机视角下的改进的粒子滤波跟踪算法——特征匹配引导的粒子滤波跟踪算法.首先,利用相邻两帧图像中目标物体尺度不变特征变换(scale invariant feature transform, SIFT)特征匹配的结果作为初次定位;然后,利用空间加权的HOG特征与PF相结合获取二次定位结果;最后,利用chamfer distance修正跟踪结果的SIFT特征点作为下一帧特征匹配的模板,从而循环产生准确的视频跟踪结果.比较试验表明,该算法有效地改善了传统PF跟踪算法在无人机视角下运动状态预测方程失效的问题,能够较准确地对运动目标进行跟踪.     

一种基于鲁棒估计的自适应图像平滑方法

基于鲁棒统计理论,提出一种新的保持图像边缘的图像平滑算法.将图像滤波与平滑转化为一个分段常数模型的鲁棒估计问题.并由此导出基于分段常数模型的尺度自适应鲁棒滤波器.为了自动确定鲁棒滤波器的最优尺度参数,使用直方图分析,结合非参数统计的方法来确定各点的鲁棒尺度参数.该算法可以在平滑图像的同时,保持原始图像中的边缘结构.实验表明,该算法平滑图像的效果,明显优于固定尺度的平滑算法.