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.     

基于模板更新的深层孪生网络跟踪算法

针对跟踪过程中因尺度变化、遮挡及运动模糊等造成的目标定位不准确问题,在SiamFC(fully-convolutional siamese network)的跟踪框架基础上提出了一种具有高置信度模板更新机制的深层孪生网络目标跟踪算法.首先,主干网络采用ResNet-50残差网络进行特征提取,并融合多层特征图进行目标预测;其次,为避免模板频繁更新带来的模板漂移问题,构建了高置信度的模板更新模块.在OTB100数据集上的实验结果表明,相比基准算法,文中算法的跟踪成功率和精确度分别提高了3.4%和2.6%;在多种挑战因素下的对比实验表明,文中算法可以较好地抵抗目标遮挡、尺度变化、运动模糊等多种复杂因素带来的影响,有很好的鲁棒性.     

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。     

基于ICT算法的复杂状态目标实时跟踪

针对压缩跟踪(CT)算法不能解决跟踪目标形变、被遮挡、光照变化等问题,提出改进的压缩跟踪(ICT)算法.采用卡尔曼预测下一帧中的目标状态,从而减小搜索域,并在目标被遮挡时估计运动轨迹;采用定向二进制特征(ORB)匹配算法,跟踪形变目标和判断目标是否被遮挡;采用ORB匹配跟踪、CT检测和贝叶斯学习相结合的方法,融合ORB匹配跟踪和CT检测,输出最优结果,减弱光照变化的影响,提高跟踪帧率的同时增强鲁棒性.实验结果表明:ICT算法能准确地跟踪形变及被遮挡目标,跟踪效果在多种数据集上表现出更高的鲁棒性和精确性,平均帧率达到74.137Hz,具有良好的实时性.     

特征融合和多峰检测的无人机目标跟踪

无人机的目标跟踪在计算机视觉领域中是一个备受关注的研究热点.无人机跟踪目标在遭遇遮挡、尺度变化、光照变化等挑战会产生漂移,从而跟踪算法不能及时对模型进行更新.针对上述问题,提出特征融合和多峰检测的无人机目标跟踪算法,在特征融合的基础上采用多峰检测方法,结合置信度自动更新的响应策略方式,实现目标跟踪的精确定位.首先,提取...     

基于特征显著性的均值漂移鲁棒目标跟踪

在均值漂移算法框架下,提出基于目标显著性的特征融合与在线模板更新策略,实现复杂动态环境下的鲁棒跟踪.通过目标区域与背景区域的特征对比定义了特征显著性测度.提出了基于特征显著性的色彩空间选择以及基于Gabor小波稀疏编码的纹理特征提取算法.通过特征显著性加权实现参考直方图模板的初始化,并在此基础上针对遮挡现象与目标自身形变的区别设计了在线模板更新策略.实验结果表明,本文方法与其他跟踪算法相比具有较强的鲁棒性和较高的准确性.
     

基于证据理论和多核函数融合的目标跟踪

针对目标长时间大面积被物体遮挡所导致的跟踪位置偏差或丢失,提出一种基于证据理论和多核函数融合的目标跟踪方法.首先,采用Mean-Shift方法分别计算边缘方向直方图模型和颜色直方图模型;其次,使用特征融合的方法将2种特征模型进行融合;再采用多核函数计算出多个相对应的目标位置估计;运用基于证据理论的方法对已获得的不同目标位置估计进行判断取舍和计算,计算出最理想的目标区域作为最终的目标位置.经过这样的处理和计算可以保证在遮挡的情况下能够实时准确地跟踪上原始目标.实验结果表明,所提算法在处理目标大面积遮挡、光照变化等问题时具有更好的性能和鲁棒性.     

结合运动矢量的分权快速压缩跟踪算法

针对跟踪过程中目标移动过快产生跟踪漂移问题,提出一种结合超像素运动矢量的候选目标位置搜寻策略;在跟踪框架内分块提取特征并根据区域分配置信权值,弱化跟踪框架内边缘背景对分类结果的干扰,提高分类器分类鲁棒性;针对当目标出现严重遮挡时,分类器仍对正负样本特征进行学习而导致的学习不准确问题,提出增加目标遮挡检测机制,避免错误分类,有效解决目标遮挡问题。实验结果表明:提出的算法与当前先进目标跟踪算法相比,效果较好,克服目标快速移动、目标形变、复杂背景干扰、目标遮挡、光线变化等一系列挑战性的跟踪难点,实现目标长时间有效跟踪的同时,跟踪效率满足实时性的要求。     

DSPCA在自适应视频跟踪算法中的应用

为了解决单一固定目标模型在复杂的场景中易产生跟踪漂移问题,提出一种基于DSPCA的自适应粒子滤波跟踪方法,通过稀疏主成分分解(DSPCA)在线获取互补图像集,同时将其按照新的相似度BRS进行自适应融合作为新目标模型。与经典的粒子滤波跟踪算法、视觉分解跟踪算法和多特征自适应融合跟踪算法,与有挑战性较高的场景视频相比,提出的算法在形态、运动快速及严重遮挡的运动场景中,都能鲁棒地跟踪到目标。     

基于目标模板库的多任务目标持久跟踪

针对长时间跟踪造成的信息丢失问题,提出了一种借鉴人类视觉记忆机制构建目标模板库的算法,该方法能在跟踪中记忆有用目标信息,实现持久稳定的跟踪.首先采用多任务跟踪法把视频序列分成多个子任务进行多线程分块局部跟踪,然后采用模板匹配和特征融合下的粒子滤波先后进行粗略跟踪和精细跟踪;最后把跟踪结果纳入目标模板库中更新跟踪系统.实验表明,此算法具有较好的鲁棒性和稳定性.     

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.     

基于Mean-shift的粒子滤波算法在遮挡目标跟踪中的应用

针对Mean-shift及粒子滤波对遮挡问题的处理,结合二者的优势做出有效改进。一般情况下利用改进的均值漂移算法跟踪目标,在目标发生严重遮挡情况下,给出一个遮挡因子,采用改进的粒子滤波算法跟踪目标。算法能够对发生遮挡后的目标进行持续、稳健的跟踪,提高算法在遮挡情况下目标跟踪的鲁棒性。     

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.     

自适应更新上下文相关滤波补充学习跟踪算法

为了使跟踪算法在遇到背景混乱、遮挡等问题时,能具有更好的鲁棒性,提出了一种自适应更新的上下文感知相关滤波补充学习跟踪算法(adaptive context-aware correlation tracking,ACCT)。首先,利用上下文感知相关滤波计算出响应图;接着,在更新阶段,加入了峰旁比(peak-to-sidelobe,PSR)置信度检测机制,自适应地更新相关滤波器模型;最后,与颜色直方图分类器进行线性融合,得到最终的响应值,响应值最大的位置即跟踪结果。实验上,将所提方法与先进的实时跟踪算法进行对比,结果表明,所提算法在跟踪标准测试集OTB50和TC128上,相比基准算法成功率有显著提高;并且能很好地解决背景混乱、目标被遮挡等问题。     

基于显著特征区域和概率图模型的目标跟踪

针对目标跟踪中的遮挡问题,提出一种基于局部显著特征区域和概率图模型的跟踪算法.提取目标的一组局部显著特征点,以局部显著特征点为依据,在目标区域中划分出多个感兴趣的显著特征区域;利用这组显著特征区域相互之间的空间位置关系,并结合各个显著特征区域自身的局部信息建立目标的马尔可夫随机场(MRF)模型;采用mean shift(MS)算法对各个显著特征区域分别进行跟踪,利用MRF模型对MS算法的跟踪结果进行概率推断,融合各个显著特征区域的权重,精确定位运动目标的最终位置.在多个视频序列上的实验结果表明,与改进的MS算法、粒子滤波算法以及分块跟踪方法相比,此算法具有较高的跟踪精度;尤其是当目标被遮挡时,该算法具有较好的跟踪鲁棒性.该算法充分利用了显著特征区域自身的局部特征和区域之间的空间结构信息,能够实现复杂情况下的运动目标的鲁棒跟踪.     

基于核相关滤波器的目标跟踪算法

针对目标跟踪过程中出现的目标形变、遮挡、出平面旋转等干扰问题,通过对传统核滤波相关(KCF)跟踪算法在特征提取方式和模型更新方案上的改进,提出一种基于颜色名称空间特征的核相关滤波算法。为了验证算法的有效性,在目标跟踪标准数据集中选取了38个彩色视频序列对跟踪算法进行实验验证,并同时与KCF、Struck、TLD、SCM等优秀目标跟踪算法进行对比。实验结果表明所提出的新算法不仅具有最好的跟踪效果,同时在目标形变、遮挡、出平面旋转等干扰条件下具有更好的适应性。     

基于CNN的粒子滤波目标跟踪算法研究

针对复杂场景下目标跟踪算法存在的跟踪目标丢失漂移等问题,提出一种粒子滤波框架下基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）的目标跟踪算法.该算法采用CNN提取跟踪目标的高层语义特征,并引入离线训练方式,提高训练效率以及特征提取的泛化能力;利用粒子滤波算法框架,实现目标运动状态的有效估计;同时采用长时与短时两种更新策略,并引入困难样本挖掘的在线训练方式,以适应目标外观变化与背景干扰等复杂情况.仿真实验结果表明本文算法能有效适应遮挡、光照、剧烈运动等场景.与多个当前的跟踪算法在公开测试样本下进行了结果比较和分析,验证了本算法在解决跟踪目标丢失漂移等问题上的有效性.      

一种改进的稀疏性算法在目标跟踪中的应用研究

在复杂场景下,目标物部分遮挡或光照变化会引起跟踪算法效率的降低,而全局模板在目标受到遮挡时不能较好地跟踪。本文结合粒子滤波与稀疏表达,提出一种改进的目标跟踪算法。通过提取目标特征集构造过完备模板集,对该模板集采用分块策略进行多尺度分块,从而提取目标的全局和局部特征直方图,对全局及局部特征直方图进行稀疏表达,并结合粒子滤波算法的粒子后验概率来描述当前目标状态,实现对目标的跟踪。仿真实验结果表明:和经典跟踪算法相比,该算法能够在遮挡环境下高鲁棒性对目标地进行跟踪。     

融合背景信息的改进粒子滤波跟踪算法

为消除传统粒子滤波算法在跟踪目标受到相似背景干扰和遮挡时,容易造成跟踪误差增大或跟踪失效的影响,提出融合背景信息的改进粒子滤波跟踪算法.利用对数似然函数将背景信息融入目标模型,并将目标分为多个子区域增强目标模型的可靠性,有效克服了相似背景对目标的干扰;然后存储一定时间的历史轨迹信息,通过最小二乘法进行拟合并预测下一帧目标出现的位置,有效克服了遮挡对跟踪的影响.实验结果表明,该算法比传统的粒子滤波算法具有更强的抗背景干扰能力,在遮挡情况下也有更好的跟踪精度.     

融合历史轨迹的智能汽车城市复杂环境多目标检测与跟踪算法

针对现有智能汽车环境感知算法多根据特定类型目标设计,在处理目标遮挡、光照突变等城市复杂场景时识别准确率较低的问题,提出一种基于网状分类器与融合历史轨迹的多目标检测与跟踪算法。该算法考虑各目标之间的遮挡关系,利用具有目标融合功能的网状分类器对多尺度滑动窗获取的待检窗口进行多目标检测;历史检测结果基于目标特征关联通过计算目标长短轨迹和历史轨迹可靠性验证生成历史轨迹库,该轨迹库用于预测或融合新的检测结果;利用该检测跟踪结果更新网状分类器中的标准差分类器、最近邻分类器和历史轨迹信息,直至完成多目标长时跟踪。实验结果表明,本文算法在目标遮挡、光照变化和阴雨天气的复杂城市环境下均可实现多目标长时间检测跟踪,与KITTI数据集样本相比,平均准确率在77.17%～81.32%之间,单帧图像平均耗时0.05s,具有较好的实时应用前景。