尺度目标的频域核回归跟踪研究

提出了一种基于频域核回归模型的尺度目标跟踪算法。该算法将时域相关滤波转换为频域的线性回归问题,构建一个包含似然项和先验项的代价损失函数,当似然项和先验项选取不同的分布函数,获得不同约束条件下的跟踪模型;通过核函数用来适应目标在跟踪过程的尺度变化。在初始帧中,通过手动标注目标初始状态,获得目标样本及其标记,利用核回归得到目标的频域模板;在跟踪过程中,利用循环卷积定理,将时域相关运算转换为频域乘积运算,快速计算候选样本的响应,得到目标在当前帧的估计;利用估计结果更新目标频域模板,同时在线更新核函数,适应目标尺度变化。实验分析表明,文中算法能够实时地跟踪目标,适应目标外观和尺度的变化,获得较好的跟踪效果。     

基于尺度估计的无人机场景车辆跟踪算法研究

无人机场景下的车辆跟踪发展迅速,并且研究方向较为广阔.近些年来,基于相关滤波的目标跟踪算法达到了不错的跟踪效果,并且它的快速算法满足了我们的需求,具有很好的应用前景.以相关滤波算法作为框架,使用基于尺度估计核相关滤波目标跟踪算法.通过循环位移的方法扩展候选训练样本,经过计算训练样本与目标样本的相关系数产生置信响应图,并通过置信响应图的相应最大值来确定当前帧的目标位置.特征选择双选机制并结合颜色模型,可改进目标跟踪的精度和速度.采用德国实验室提供的无人机车辆视频,并对提出的算法和特征选择方法与之前方法进行对比实验.由实验结果得出,本研究所提出的算法比以往的算法有较大提升.     

一种面向船舶智能航行的海上目标实时跟踪算法

海上目标感知的准确性和实时性是实现船舶智能航行的前提和基础.为了满足以上要求,将有效卷积算子(ECO)引入海上船舶目标跟踪中.该算法以相关滤波为基础,响应最大值之处为目标船舶中心所在位置.获得中心位置之后,采用尺度滤波方法估计出船舶目标的最佳尺度,从而完成对目标当前帧的跟踪.利用因式分解卷积的方式分解卷积,降低数据维度,减少计算时间;采用高斯混合模型将样本分成不同类别,降低训练集样本冗余度;采用稀疏更新策略更新样本模型,防止过拟合问题.选取海洋环境下船舶不同运动场景作为实验样本,与几种常用跟踪算法对比,验证了ECO算法在海上船舶目标跟踪上的准确性和实时性.     

多特征融合的长时间目标跟踪算法

针对长时间运动目标跟踪中因目标严重形变、短暂离开视线、遮挡而引起的跟踪漂移或丢失问题,提出一个多特征融合的长时间目标跟踪算法.首先,提取图像的方向梯度直方图和纹理特征后,训练两个独立的特征模板,线性加权融合得出滤波模型.其次,设计一个存放高置信度跟踪结果的标签库,记录跟踪结果的位置信息、置信度、使用次数.最后,在跟踪漂移或失败时,结合EdgeBox产生的目标候选框,并快速从标签库中获取重新跟踪的初始帧,在线训练更新滤波模型,从而使算法在长时间跟踪时保持较高的鲁棒性和高效性.在公开数据集上与流行算法进行对比测试,证明该算法在距离准确率、跟踪成功率和鲁棒性方面优于其他对比算法.研究结果表明,多特征融合方法能有效解决遮挡、颜色相近、形变等复杂场景下的长时间目标跟踪问题.     

基于粒子滤波和在线随机森林分类的目标跟踪

针对粒子滤波跟踪过程中不精确的状态模型或观测模型会降低跟踪精度的问题,提出一种基于粒子滤波与在线随机森林分类的目标跟踪算法框架.通过在线样本学习,随机森林中的样本集可以准确地近似目标外观的概率分布;在粒子滤波跟踪中,采用随机森林分类结果及区域直方图相似度来估计粒子相似度,从而提高了观测模型的精度.当出现跟踪漂移时,通过随机森林检测目标来重新初始化粒子滤波器,可以防止由于误差积累而造成的跟踪失败.采用vc 6.0+opencv实现了本算法,并设计两类试验分别来验证算法的跟踪精度和抗漂移能力.结果表明,该算法跟踪正确率比粒子滤波提高23%,比随机森林提高16%,因此可以防止无规则运动等因素造成的跟踪漂移,实现了长序列可靠跟踪.     

模型集自适应的交互多模型辅助粒子滤波算法

为了提高机动目标的跟踪精度,提出一种基于目标转弯率模型的模型集自适应交互多模型辅助粒子滤波算法(AMSIMMAPF).采用转弯率模型实时辨识目标的角速度,根据辨识到的角速度来更新交互多模型的模型集.利用辅助粒子滤波可以避免粒子权值退化、样本衰减,不受线性模型高斯噪声限制的特点,各模型滤波选用辅助粒子滤波算法以提高跟踪精度.理论分析和仿真结果表明,与交互多模型粒子滤波算法相比,本算法具有跟踪精度高,计算量小的特点.     

基于改进粒子滤波算法的水下目标跟踪 

针对复杂水下环境中声探测传感器获得的运动目标信息具有不确定性和模糊性等问题,提出了基于声探测传感器特点的高斯粒子滤波水下目标跟踪方法.基于粒子滤波理论,采用一阶自回归模型作为运动目标状态转移的依据,设计了由目标区域的面积特征和不变矩特征相融合的观测模型,解决了目标跟踪中的粒子权值的选取问题,克服了传统粒子滤波重采样问题,提高了复杂环境下目标跟踪结果的准确率.展示了应用高斯粒子滤波实现水下目标跟踪的过程.试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和实时性,是复杂水下环境中目标跟踪的一种高效可行的新方法.     

基于非负稀疏协作模型的目标跟踪算法

目标跟踪是计算机视觉研究领域中一个最基本的问题.为解决在复杂场景下目标跟踪效果不佳的问题,作者搭建了一个基于非负稀疏的协作模型,该模型将非负稀疏表示的产生式模型与全局模板判别式模型相结合,并提出了基于非负稀疏协作模型的目标跟踪算法.首先对每一帧图像使用粒子滤波得到若干个候选框,然后再利用非负稀疏协作模型对每一个候选跟踪框进行评分,根据得分最高判为是跟踪目标的候选框.在多个视频序列上的实验结果表明,所提出的方法可以有效地提高目标跟踪的性能.     

基于自适应搜索区域的相关滤波目标跟踪

基于相关滤波的目标跟踪算法通常只利用目标的自身特征,未能充分利用目标周围的背景特征,容易将目标特征误判为背景,从而导致漂移现象的发生.提出一个自适应搜索窗口的相关滤波模型(RIACF),自动调整搜索窗口并有效地利用目标周围的背景信息,显著减少误判情况的发生.为验证算法的有效性,与传统相关滤波算法KCF,CSK及其他优秀的目标跟踪算法Staple,DSST,Struck,TLD,CT进行对比.实验表明:该模型可以显著地提高跟踪器的跟踪效果,虽然该模型引入的背景信息对算法的运行速度有所影响,但该算法仍能保证足够快的运行速度,不影响目标跟踪的实时性.     

机动目标跟踪支持向量回归学习新方法

针对强机动性车辆目标的运动建模、控制输入建模和噪声建模的不精确导致的汽车雷达目标跟踪滤波精度低的问题,该文提出了基于支持向量回归(SVR)的机动目标跟踪滤波新方法。在常加速度(CA)模型的基础上,对理论新息协方差与实际新息协方差残差的Frobenius范数在线学习,获得过程噪声协方差的自适应调节因子,实时调整运动模型。对汽车雷达目标跟踪系统的仿真实验表明,该文算法降低了汽车雷达目标跟踪滤波对车辆运动模型和噪声模型的依赖程度,在强机动目标跟踪滤波性能上优于CA模型,比Singer模型具有更强的机动适应性和更高的精度。     

改进的自适应核相关滤波目标跟踪

利用核相关滤波器跟踪框架,提出一种改进的自适应颜色属性的目标跟踪方法.首先,构建循环样本矩阵,引进颜色属性作为特征描述目标;然后,采用流行学习局部线性嵌入(LLE)算法自适应地对特征向量进行降维,得到低维特征空间;最后,根据正则化最小二乘分类器获得目标位置.实验结果表明:文中算法的平均中心位置误差减少了21.29 px;在阈值为20 px时,平均距离精度提高了27.9%,平均跟踪速度为38 帧·s^-1;与传统核相关滤波(KCF)算法相比,文中算法具有良好的光照不敏感性及更高的跟踪精度和鲁棒性.     

一种利用最大间隔相关滤波的鲁棒目标跟踪算法

核相关跟踪通过相关滤波定位目标在图像中的位置，这种生成式滤波器方法容易受到与目标相似背景的干扰，导致跟踪失败。针对这一问题，通过最大分类间隔增强相关滤波器的判别性，将相似背景作为负样本对模型进行更新来提高跟踪的鲁棒性。该算法首先建立了基于最大间隔相关滤波器的目标跟踪模型，通过分类判别出与目标相似的背景；然后在跟踪过程中，将获得的相似背景作为负样本并对跟踪模型进行在线更新，适应目标在运动中的各种变化，最终实现对目标的鲁棒跟踪。在OTB2013和VOT2014数据库中选取了17个典型的图像序列进行实验，同时与6种相关跟踪算法的结果进行比较。实验结果表明，该算法在精确度和成功率这2个性能指标上, 相比于次优算法，在性能上分别提升8%和2%。 不仅取得了最好的跟踪效果。而且跟踪实时性较好。     

粒子滤波算法在视频目标跟踪中的应用

首先介绍粒子滤波的基本理论,然后构建粒子滤波视频目标跟踪系统的状态模型和观测模型,进而根据状态模型和观测模型提出一种基于粒子滤波的视频目标跟踪算法,并通过实际的视频目标跟踪系统对算法进行实验分析,说明粒子滤波算法在视频目标跟踪中的优越性.     

基于暗通道去雾的核相关滤波目标跟踪算法

雾霾天气进行目标跟踪时,会出现拍摄到的图像对比度和可见度低的情况,已有的跟踪算法会因为图像特征不明显而出现跟踪漂移甚至导致跟踪失败.针对这一问题,提出一种将核相关滤波与暗通道去雾算法相结合的雾天视频跟踪算法,首先根据目标区域暗通道图的平均灰度值判断是否需要去雾,对需要去雾的图像进行暗通道去雾处理;然后通过核相关滤波对目标进行定位和跟踪;最后根据跟踪结果用去雾后的样本更新分类器.实验结果表明,该算法在大雾情况下可以取得很好的跟踪结果.     

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.     

在部分信息下股票收益服从隐马尔科夫模型的最优交易策略

讨论了部分信息下股票支付红利的最优交易策略.考虑一个多种股票模型,股票价格过程满足随机微分方程,股票价格的瞬时收益率由有限状态连续时间的马尔科夫链刻画.在投资者终端财富预期效用最大化目标下,利用隐马尔科夫模型(HMM)滤波理论和Malliavin分析,导出最优交易策略的显式表达式.     

箱粒子广义标签多伯努利滤波的目标跟踪算法

针对序列蒙特卡罗广义标签多伯努利滤波(SMC-GLMB)算法计算效率低、实时性差的问题,提出了箱粒子广义标签多伯努利滤波的目标跟踪(Box-GLMB)算法。该算法使用带标签的随机有限集描述多目标的状态,包括目标的位置和速度,并且对每个目标用互不相同的标签进行区分;然后利用箱粒子滤波算法近似单目标状态的概率密度,即用一组带权值的均匀分布拟合单目标状态概率密度;最后通过广义标签多伯努利滤波对多目标状态的概率密度进行预测与更新,从多目标状态后验概率密度中估计单目标的位置与速度,根据目标的标签可以实现航迹跟踪。BoxGLMB算法结合了箱粒子滤波与GLMB算法的优势,能够跟踪目标航迹,同时提高计算效率。仿真结果表明,Box-GLMB算法可以有效估计目标状态以及跟踪目标航迹,相比于SMC-GLMB算法,计算效率提升了62%。     

基于实例化相关滤波器的鲁棒人手跟踪

针对无约束环境下人手的跟踪问题,提出了一个基于实例化的鲁棒人手跟踪算法.该算法将多个基于相关滤波的跟踪器组合成跟踪器集合,每个跟踪器对应的相关滤波器由一个特定的跟踪结果训练而来,在后续的跟踪过程中不会更新.此外,为避免模型漂移,该算法结合基于颜色模型的分割对跟踪结果进行调整.对比实验表明:在复杂场景中提出的算法相较于单一的相关滤波跟踪或基于颜色模型的跟踪算法有明显的提升,相较于其他一些跟踪算法跟踪效果也更好.     

基于上下文感知的自适应目标跟踪算法

为了更好地在复杂环境下跟踪到目标的运动轨迹,提出一种基于上下文感知的自适应目标跟踪算法.在满足实时性和精度的情况下,利用相关滤波联合全局上下文进行背景训练,利用目标及其上下文区域,实现协同跟踪.通过卡尔曼滤波估计出目标的运动方向,并在训练滤波器时将目标运动方向上的背景信息作为先验信息,降低非运动方向上背景样本的权重,增...     

融合位置估计的自适应尺度相关滤波跟踪

针对相关滤波跟踪算法中不能适应目标多尺度变化的问题,提出了一种融合位置估计和尺度估计的自适应尺度相关滤波器.通过提取当前图像中不同尺度大小的目标模板,作为先验信息加到滤波器中学习,训练滤波器.对多尺度模板训练赋予新的权重定义,重新定义了多尺度模板对应的标签.提高了滤波器对目标尺度变化的敏感度.通过在CVPR 2015数...