Improved hand tracking algorithm in video sequences for intelligent rehabilitation

Intelligent rehabilitation system is an active research topic. It is motivated by the increased number of limb disabled patients. Human motion tracking is the key technology of intelligent rehabilitation system, because the movement of limb disabled patients needs to be localized and learned so that any undesired motion behavior can be corrected in order to reach an expectation. This paper introduces a realtime tracking system of human hand motion, specifically intent to be used for home rehabilitation. Vision sensor (camera) is employed in this system to track the hand movement, and the improved Camshift algorithm and Kalman filter are used to implement dynamic hand tracking in the video. CAMSHIFT algorithm is able to track any kind of target colors by building a histogram distribution of the H channel in HSV color space from the region of interests selected by users at the initial stage. Kalman filter is able to predict hand location in one image frame based on its location data detected in the previous frame. The experimental results show that this system can track 2D hand motion and has acceptable accuracy by using the two algorithms properly. The new algorithm proposed in this paper can not only deal with the skin color interference problems, but also deal well with the track of complex background.     

基于Camshift和Kalman滤波的仿人机器人手势跟踪

对仿人机器人MIR-1的双目视觉系统实现实时手势跟踪.通过颜色直方图反投影,将每帧RGB输入图像转换为二维的肤色概率分布图像,基于Camshift算法计算手势跟踪窗口的位置和大小,并用Kalman滤波预测手心位置,有效地解决了背景中大面积肤色干扰和手势部分被遮挡等问题.在仿人机器人MIR-1上完成的手势跟踪实验,验证了此方法的实用性和有效性.     

基于手势跟踪的智能轮椅控制系统

针对智能轮椅运动控制的特点,提出并实现一个基于手势跟踪的智能轮椅控制系统.基于皮肤颜色模型和手势轮廓特征进行手势的检测和分割,将分割出的手势作为跟踪的初始化窗口,采用Camshift算法实现手势的自动跟踪,并用Kalman滤波预测下一时刻的手心位置,结合手心位置和手势的几何特征识别出不同的控制指令.实验证明,该方法能实...     

交通视频中的Kalman滤波的多车辆跟踪算法

提出了一种交通视频中的Kalman滤波的多车辆跟踪算法.该算法利用Kalman滤波器反馈控制系统估计运动状态进行预测和修正,并为运动目标建立模型;利用当前车辆的信息对下一帧目标的位置进行预测,以便缩小目标的搜索范围和搜索时间,从而快速跟踪车辆.利用车辆的外接矩形框大小、质心等特征对车辆进行特征匹配,为交通视频中的车辆建立对应关系,利用新的系统参数更新模型,获得车辆的轨迹,如此反复,从而实现对车辆的跟踪.实验结果表明,此算法运算速度很快,对于车辆这样的快速运动目标,也具有较好的跟踪效果.     

机动目标跟踪中的序贯滤波

多个测量站（多雷达或多传感器）工作时，在时间上是不同步的．在融合之前必须将这些观测数据进行同步．在某雷达单独观测时，采用通常的卡尔曼滤波方法；在多雷达重叠观测区，采用序贯滤波方法，不管是哪个传感器观测，按时间顺序，先到的量测点先进行滤波，这样就省去了时间同步这一步处理，又增强了航迹的连续性．计算机仿真证明了该方法的有效性．     

一种视频中基于检测的快速人脸跟踪方法

针对背景复杂多变的视频人脸实时跟踪问题,从检测率、漏检率与错检率3个指标出发,通过改进样本选取的方式对训练样本的比例进行优化,得到一种快速人脸检测方法.在对卡尔曼的初始状态进行选取后,运用具有通过调整参数就能对被跟踪的人脸区域进行放大或者缩小功能的卡尔曼滤波方法来选取候选人脸区域,从而减少搜索时间,提高脸部区域检测速度...     

一种视频中基于检测的快速人脸跟踪方法

针对背景复杂多变的视频人脸实时跟踪问题,从检测率、漏检率与错检率3个指标出发,通过改进样本选取的方式对训练样本的比例进行优化,得到一种快速人脸检测方法。在对卡尔曼的初始状态进行选取后,运用具有通过调整参数就能对被跟踪的人脸区域进行放大或者缩小功能的卡尔曼滤波方法来选取候选人脸区域,从而减少搜索时间,提高脸部区域检测速度,使基于检测的跟踪能得以实现。通过对2段视频中的人脸进行有效跟踪实验,验证了该方法的可行性。     

一种基于卡尔曼滤波的压缩跟踪算法研究

根据道路交通监控视频的特点,采用压缩跟踪(CT)算法进行运动车辆的检测与跟踪。在摄像头变化较大、运动车辆尺度变化和背景变化等情况下,CT算法均具有很强的鲁棒性。但是当车辆被遮挡时,跟踪算法容易失效。为了解决这一问题,提出使用卡尔曼滤波对遮挡的车辆进行轨迹预测。卡尔曼滤波能根据CT算法跟踪目标的轨迹,有效地预测目标遮挡时的轨迹。实验结果表明,本算法不但可以较好地处理跟踪车辆尺寸变化的问题,在车辆丢失或被部分遮挡时,能准确而稳定地跟踪车辆,而且具有很好的实时性,满足了工程应用的需求。     

改进局部二值模式算法与Camshift结合的目标跟踪方法

为解决视频实景监视系统中因场景光照、阴影及远距离小目标跟踪易丢失问题,提出一种改进局部二值模式(local binary patterns, LBP)算法与Camshift结合的目标跟踪方法。利用LBP算子纹理和颜色对阴影不敏感的特性,采用改进的LBP算子与高斯混合模型结合进行背景建模和目标检测,以抑制阴影的干扰;同时将LBP算子的纹理和颜色融入Camshift算法中,结合Kalman滤波进行目标运动状态的预测,最终实现对监视场景中运动目标的可靠、稳定跟踪。采集行人、车辆及航空器等不同类目标进行实验,验证了本文方法不仅能够稳定、精确地跟踪运动目标,同时可适用于场景雾天低能见度条件下的目标跟踪。     

视频序列中运动目标跟踪新方法

提出了一种跟踪视频图像序列中运动目标的新方法.该方法利用一种基于动态信息窗口的自适应背景更新方法解决背景的复杂性问题,结合一种新的计算颜色模型解决运动阴影问题,从而得到具有精确边缘的特定运动目标.计算了运动目标灰度质心,在坐标系中记录其位置,并采用最小二乘法拟合实现了对运动目标的跟踪.实验结果表明这种方法能有效地跟踪并预测视频序列中的运动目标.     

基于自适应DBSCAN的雷达目标跟踪算法

直接对三坐标航管一次雷达点迹录取器中录取到的点迹进行航迹起始、跟踪等处理后,会形成大量虚警,运算量大。进行目标跟踪时,候选点迹集合数量庞大是造成目标跟踪过程运算量大的主要原因。文中基于动态自适应DBSCAN聚类算法,结合经典卡尔曼滤波跟踪算法,提出了动态自适应DBSCAN聚类跟踪混合算法,来减少候选点迹集合数量。实验结果证明,本文提出的算法实现了无效点迹数的减少、航迹质量的提高以及运算时间的下降。通过动态自适应DBSCAN聚类跟踪混合算法,能迅速跟踪到三坐标航管一次雷达探测到的目标并形成目标航迹,可以及时发现黑飞目标,将对正常民航飞机飞行的干扰降到最低。     

基于卡尔曼滤波多目标追踪的家用精子活力检测算法研究与验证

针对传统精液分析方法存在的主观性差异、操作繁琐和不适合便携式家用检测等问题,研究并验证了一种基于卡尔曼滤波多目标追踪技术的精子活力检测系统算法. 首先,通过叠加平均法,获取静态精子数量,根据三帧差法获取运动精子质心位置;然后,使用卡尔曼多目标追踪方法绘制运动目标轨迹,再根据筛选条件获取运动精子数量;最后,综合静态与运动精子数量评价精子活力. 通过对实际采集的7组样本图像进行分析,研究结果表明：该系统所检测精子的活力值与人工检测的活力值相差较小,基本满足了家用精子活力检测的需求.     

基于边缘增强模板匹配的PTZ主动目标跟踪系统

为实现对运动目标的动态跟踪,设计了基于PTZ摄像机的主动实时跟踪系统,实现对高关注度目标进行持续跟踪。该系统采用背景建模方法检测当前视野中的运动目标并进行跟踪,针对感兴趣目标采用基于边缘增强模板匹配(EETM)方法进行主动跟踪,并提出了一种简单有效的PTZ摄像机控制方法。采用海康威视球机进行测试,测试结果表明:该系统利用低成本PTZ摄像机可以实现对静态场景和动态场景中目标的检测和跟踪,对感兴趣目标进行主动跟踪,PTZ摄像机控制平稳,能够满足实时性的要求。     

强跟踪滤波器在高动态GPS信号跟踪中的应用

为解决在高动态环境下GPS接收机跟踪环路中频信号失锁的问题,提出了一种基于线性强跟踪卡尔曼滤波器(STKF)理论的GPS信号跟踪环路.此跟踪环路以码鉴相器和载波鉴相器输出作为观测量,利用线性强跟踪卡尔曼滤波器对高动态环境下的码相位误差、载波相位误差、多普勒频率误差以及多普勒频率变化率误差进行估计,并将估计结果反馈给跟踪环路的数控振荡器,从而产生准确的本地载波和本地码.仿真结果表明,在GPS信号载噪比为45 dBHz时,线性强跟踪卡尔曼滤波器跟踪环路在多普勒频率变化率为5.0 kHz/s时仍能可靠跟踪,而传统的基于PLL/DLL和环路滤波器的跟踪环路在1.8 kHz/s时已经失锁.     

基于多重渐消因子的强跟踪SVDCKF组合导航算法

针对标准容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)在载体状态突变时滤波精度下降的问题,提出了一种基于多重渐消因子的强跟踪SVDCKF组合导航(strong tracking SVDCKF integrated navigation algorithm based on multiple fa...     

智能车辆速度跟随控制算法的仿真研究

针对汽车动力学速度控制的强非线性特性,基于预瞄-跟随理论,建立了车辆速度控制过程中的速度跟随运动模型;并提出了智能车辆速度跟随的控制算法。在PreScan和matlab/simulink的联合仿真中,实现了车辆的速度跟随控制;并对速度变化过程中速度跟随控制算法的性能进行了仿真验证。结果表明,车辆基本可以跟随参考速度行驶,并且可以实现自动减速停车。     

基于Snake算法的深度图像人体目标跟踪

基于彩色图像的人体跟踪算法鲁棒性不高的主要原因是对目标进行跟踪时,受到光照变化、复杂背景、物体遮挡等因素的影响.针对此问题本文利用Kinect采集深度图像进行人体目标跟踪.首先在深度图像中通过用户索引检测出人体目标,可方便地去除图像中复杂背景的干扰.然后利用基于角点的自动初始化方法得到人体的轮廓信息,再结合Snake算法实现人体目标跟踪.最后将该算法与基于深度图像的Camshift算法进行对比分析.结果表明,在室内应用Snake算法不受灯光和复杂背景等因素的影响,能对人体目标进行实时跟踪,且比Camshift算法具有更强的抗干扰能力,跟踪更准确.     

基于Kalman滤波器与肤色模型的手势跟踪方法

有效和鲁棒的手势跟踪是动态手势识别的前提,针对手势及其运动的特点,提出了结合Kalman滤波器和肤色模型的手势运动目标跟踪方法.首先通过背景差法和YCb’Cr’空间上的椭圆肤色模型检测出手部运动目标,通过目标区域的空间结构参数来设置Kalman滤波器的各项运动参数,然后计算空间结构特征的跟踪匹配函数对目标预测位置进行修正,获得运动手势目标区域及其运动轨迹.实验结果表明,所提方法能有效地跟踪手势,并能较好地适应手势在运动过程中的手形变化、轨迹转弯等情况,检测准确,鲁棒性高.     

基于人类行为下的多目标跟踪视觉时序注意控制算法研究(英文)

由于移动式机器人所携带的传感器资源有限,能够在时间维度上共享传感器资源,实现多目标跟踪,是智能化机器人重要的研究领域之一.本文提出了一个基于人类行为模型的时序注意控制算法,能够实现使用单个2自由度摄像头实时监控多个自由移动的目标物体.该算法基于以下三个控制原则:①最小化监控目标位置预测的不确定性以及各个目标物预测效果的差异;②最小化多目标跟踪过程中摄像头切换视角所需的能量消耗;③最大化能够呈现在摄像头视觉范围内的目标物体的个数.算法根据当前检测到目标信息,通过卡尔曼滤波,预测目标物的运动规律,选择下一时刻摄像头的最佳注意视角.该算法通过matlab仿真以及在移动式机器人实体上进行了实验验证,结果显示,该算法能够在时间顺序有效的共享单个摄像头资源,检测摄像头视角范围内的目标的位置,并根据上一个时间点的检测信息预测视角范围外的目标,实现跟踪多个目标物体,降低预测及跟踪的误差,并优化跟踪过程中切换摄像头视角的能量损耗.     

一种运动目标自适应检测与跟踪算法

提出一种运动目标自适应检测、跟踪算法。该算法利用自适应运动的检测算法，实现目标运动判断，减少了系统程序的计算量。根据图像处理提取的目标特征，采用卡尔曼滤波器，跟踪预测目标的搜索区域，从而建立每个目标的“目标链”，快速实现多目标的数据关联。实验证明，该算法保证了多目标跟踪的准确性、稳定性和连续性。