一种基于运动矢量分析的Mean shift目标跟踪算法

Mean shift算法作为一种非参密度估计算法,目前已被广泛应用于视频运动目标的跟踪。该算法具有运算效率快,对目标变形、旋转不敏感,在部分遮挡的情况下有一定鲁棒性等特点,但该算法在运动目标速度过快的情况下,由于没有考虑利用目标的运动方向和速度信息,因此在跟踪快速运动目标时容易造成跟踪丢失。针对此问题,提出了一种基于运动矢量分析与Mean shift跟踪算法相结合的新方法,即首先对视频编码过程中产生的运动矢量进行概率统计分析,以获取目标运动方向与运动速度的估计值,再以此修正Mean shift运动候选区域的中心位置,使每次搜索开始时,候选中心位置更接近实际目标中心位置。通过与传统的Mean shift算法的跟踪实验比较可见,新算法不仅提高了快速运动目标跟踪的精度,而且减少了算法的搜索迭代次数,从而提高了运算效率。该算法可适用于智能视频监控设备中的视频编码与目标跟踪同时计算的情况,实验结果表明,该算法是有效可行的。     

均值漂移目标跟踪的两级窗宽更新算法

目标尺度发生较大变化时,固定窗宽的均值漂移(Mean shift)目标跟踪算法不能进行有效跟踪。为此,提出一种两级更新的自适应窗宽计算方法。采用Mean shift跟踪算法对目标中心进行初次定位,并确定窗宽的大小,设置感兴趣区域,结合已建立的背景模型,在感兴趣区域内利用背景减除技术二次确定目标的中心及窗宽大小,通过比较2次目标区域与目标模型之间的Bhattacharyya系数,选择系数较大的区域作为最终跟踪窗口。实验结果表明,该方法能够对尺度变化明显的运动目标自适应确定跟踪窗宽,并减小传统Mean shift跟踪方法背景目标颜色对目标特征提取的影响。     

结合粒子滤波与Mean shift的高速运动目标跟踪

Mean shift跟踪算法能够有效跟踪视频序列中的各种运动目标,但是该算法无法准确地跟踪视频中高速运动目标.通过分析mean shift算法的原理,指出mean shift对高速运动目标跟踪失效的原因,提出一种基于mean shift的粒子滤波跟踪的新算法.通过实验比较,该算法能改善了Mean shift算法对高速运动目标的效果,并且在存在干扰目标的情况下具备良好的跟踪效果.     

模糊自适应运动目标跟踪算法

运动目标在跟踪过程中往往伴随着尺度、形状的变化,Mean shift跟踪算法由于采用固定的核窗宽度进行运动目标跟踪,因而它本身不能适应这种变化。针对Mean shift算法存在的缺点,提出一种基于模糊推理的自适应Mean shift跟踪算法,该算法利用卡尔曼滤波算法对目标当前位置进行预测;设计模糊判定准则在线调整目标尺度值,利用Mean shift迭代运算逐步逼近目标完成跟踪;利用相似度和置信度系数设计模型更新准则,以实现模板的自适应更新。实验结果证明,该算法能够适应目标尺度和背景的变化,较普通的Mean shift跟踪算法不仅跟踪精度提高,而且鲁棒性更强。     

基于TLD和DTW的动态手势跟踪识别

针对动态手势跟踪稳定性的不足和识别效率的问题, 提出一种基于TLD和DTW的动态手势跟踪识别框架. 首先利用基于Haar特征的静态手势分类器获得手势区域, 然后使用TLD跟踪算法对获得的手势区域进行跟踪以获取手势轨迹, 最后提取轨迹特征, 使用改进的DTW算法进行识别. 实验表明, 该框架能够长时间稳定地跟踪手势区域, 并能够在保证识别率的基础上显著提高识别效率.     

基于SAD与UKF-MeanShift的主动目标跟踪

针对复杂场景下动态目标难以准确分割以及目标难以准确定位的问题,提出将绝对差值和(SAD)方法、无迹卡尔曼滤波(UKF)和Mean shift算法相结合的混合自主跟踪动态目标的方法。首先,采用SAD方法获相邻两帧的视差信息,利用视差实现动态目标的检测,并依此建立目标的核直方图描述模型和状态空间模型,然后UKF算法对状态空间进行滤波估计,最后采用Mean shift 算法精确定位目标。实验结果表明该方法不仅能有效检测场景的动态目标,同时还能获得目标的运动信息。文中所提出的基于UKF-Mean shift的跟踪策略与相关算法相比,体现出较好的跟踪效果与时间性能。     

卷积神经网络在动态手势跟踪中的应用

为了解决复杂场景中对动态手势目标进行跟踪的问题,提出了一种动态手势的改进YOLOv3实时跟踪算法。算法首先针对YOLOv3网络检测实时性较差的问题,利用对手势这样的单类目标检测的特性对YOLOv3的主干网络结构进行改进。其次提出一种适合于复杂场景下手势跟踪的规划区域的检测跟踪方法,对手势目标进行检测,过滤掉背景中非当前跟踪目标造成的影响,完成对手势的实时跟踪。最后在设计的手势数据集中进行训练和测试。实验结果表明,算法在复杂场景中的手势跟踪性能均优于YOLOv3算法和一些相关目标跟踪算法。     

基于SURF特征跟踪的动态手势识别算法

提出了一种基于加速鲁棒特征(SURF)跟踪的动态手势识别算法.其特征在于算法无需预先检测分割人手区域,仅通过跟踪统计相邻帧间匹配SURF特征点的移动主方向来刻画手势运动轨迹.提出采用经时间规整的轨迹方向数据流来建立动态手势模型,利用基于相关分析的数据流聚类方法实现动态手势的识别,大大提高动态手势识别速度.实验使用26个英文字母作为动态手势训练和识别,手势训练集和测试集的识别率分别为87.1%和84.6%,并成功用于实验室自主研制的侦察移动机器人Hunter的运动控制中,证实了该方法的有效性.     

使用肤色模型和动态跟踪窗口的手势跟踪算法

手势分析是HCI（Human Computer Interaction）技术的重要研究领域,而手势跟踪是手势分析的的一项重要步骤。提出了一种结合肤色模型和动态跟踪窗口的手势跟踪算法。算法首先在序列图像中进行肤色检测将图像二值化,然后用动态跟踪窗口逼近手部区域。实验结果表明,该算法是有效的,同时也能满足实时性的要求。     

基于压缩感知的实时手势检测和跟踪算法

基于计算机视觉的实时手势检测与跟踪算法是人机交互领域的一项关键技术,传统的手势检测与跟踪算法将检测和跟踪分成两个独立的模块进行,检测与跟踪结果受手势姿态变化、目标遮挡、运动模糊以及外界环境干扰等因素的影响。提出了一种基于压缩感知的实时手势检测和跟踪算法,将基于检测得到的手势信息与基于压缩感知跟踪算法得到的目标信息进行有效融合,从而实现有效的手势检测与跟踪,与传统算法相比,该算法能实现手势跟踪自动初始化和跟踪错误后自我恢复功能。实验结果表明,提出的算法能对手势运动进行快速、连续、准确的识别,满足人机交互的要求。     

基于自适应活动轮廓模型的实时手势跟踪

在基于视觉的手势分析与识别中，一个关键环节是手势跟踪。本文提出了基于颜色信息的自适应活动轮廓模型，并与均值漂移算法相互融合，实现图像序列的实时手势跟踪。跟踪算法分为两步进行，首先应用均值漂移算法实现手部区域的定位，然后基于自适应活动轮廓模型提取手部轮廓。在跟踪过程中，轮廓提取为下一帧的区域定位更新搜索窗口，提高了搜索效率，使目标跟踪达到实时性要求。同时，本文根据跟踪区域模板与目标模板的相似性度量Bhattacaryya系数给出了在跟踪目标被遮挡时的处理方法，有效地解决了这一难题。实验结果证明了在无遮挡和遮挡两种情况下算法均能实现准确、实时的手势跟踪。     

Real-time hand tracking using a mean shift embedded particle filter

Particle filtering and mean shift (MS) are two successful approaches to visual tracking. Both have their respective strengths and weaknesses. In this paper, we propose to integrate advantages of the two approaches for improved tracking. By incorporating the MS optimization into particle filtering to move particles to local peaks in the likelihood, the proposed mean shift embedded particle filter (MSEPF) improves the sampling efficiency considerably. Our work is conducted in the context of developing a hand control interface for a robotic wheelchair. We realize real-time hand tracking in dynamic environments of the wheelchair using MSEPF. Extensive experimental results demonstrate that MSEPF outperforms the MS tracker and the conventional particle filter in hand tracking. Our approach produces reliable tracking while effectively handling rapid motion and distraction with roughly 85% fewer particles. We also present a simple method for dynamic gesture recognition. The hand control interface based on the proposed algorithms works well in dynamic environments of the wheelchair.     

基于自适应子空间在线PCA的手势识别

基于视觉的手势识别系统的学习一般是离线的,导致系统对新手势的正确识别需要重新离线学习,因此系统实时性、可扩展性和鲁棒性较差,不适合认知发育的智能框架。文中提出了基于自适应子空间在线PCA的手势识别方法。该方法通过计算样本投影系数向量的PCA来实现子空间在线更新,并根据新样本与已学习样本的差异程度,调整子空间更新策略,使算法自适应于不同情况,减少计算和存储开销,实现增量的在线学习和识别手势的目的。实验表明,本文方法能处理未知手势问题,实现手势在线积累和更新,逐渐增强系统识别能力。     

基于特征包支持向量机的手势识别

针对类肤色信息或复杂背景的影响,难以通过手势分割得到精确手势轮廓而对后期手势识别率与实时交互的影响,提出了一种基于特征包支持向量机(BOF-SVM)的手势识别方法。采用SIFT算法提取手势图像局部不变性特征点,将手势局部特征向量(尺度不变特征变换(SIFT)描述子)进行K-means聚类生成视觉码书,并通过视觉码书量化每一幅手势图像的视觉码字集合,以此获得手势图像的固定维数的表征向量来训练支持向量机(SVM)多类分类器。该方法只需框定手势所在区域,无需精确地分割人手。实验表明,该方法对9种交互手势的平均识别率达到92.1%,并具有很好的鲁棒性及实时性,能适应环境的变化。     

基于视觉的手势识别方法及其在数字信号处理器上的实现

针对手势识别算法复杂度高、在嵌入式系统上运行效率低的问题,提出一种以定点运算为主的基于形状特征的手势识别方法。采用内部最大圆法和圆截法提取特征点,在手掌内部寻找一个最大圆来获取掌心坐标;同时根据指尖的几何特征,在手形边缘以画圆的方式获取指尖,从而得到手势的手指数、方向和掌心位置等特征信息;再对这些特征信息进行分类并识别。通过对算法进行改进,完成了在数字信号处理器（DSP）上的移植。实验证明该方法对于不同人的手具有适应性,适合在DSP上处理,与其他基于形状特征的手势识别算法相比,平均识别率提高了1.6%~8.6%,计算机对算法的处理速度提高了2%,因此所提算法有利于嵌入式手势识别系统的实现,为嵌入式手势识别系统打下基础。     

基于Kinect的手势跟踪概述

综述了当前基于Kinect手势跟踪的几种代表性方法:基于轮廓和特征匹配运动目标跟踪算法、均值漂移跟踪算法、连续自适应均值漂移跟踪算法、卡尔曼滤波跟踪算法以及粒子滤波跟踪算法,分析其特点及相互关系,详细探讨了各方法的优缺点.最后对手势跟踪发展趋势作出了展望.