基于多信息融合自适应粒子滤波的目标跟踪算法

粒子滤波是一种可在非线性和非高斯情况下进行状态估计的有效方法,基于单特征粒子滤波跟踪算法在目标跟踪中的应用及存在的不足,针对颜色信息在光照变化和相似背景务件下存在的缺点,为了仍能对目标进行有效地跟踪,加入纹理信息来表示目标,并给出基于目标的颜色特征和纹理特征多信息融合的自适应粒子滤波算法,使用三种量测模型并给出具体的算法和实验结果,实验证明此方法与仅基于颜色粒子滤波跟踪方法相比,在计算量增加不多的情况下大大改善了跟踪的性能和鲁棒性.     

一种鲁棒的多特征融合目标跟踪新算法

仅利用单一的目标特征进行跟踪是大多数跟踪算法鲁棒性不高的重要原因。提出了一种新的多特征融合目标跟踪算法,该算法将目标的颜色、纹理、边缘、运动特征统一使用直方图模型进行描述,以降低算法受目标形变和部分遮挡的影响,在Auxiliary粒子滤波框架内将所有特征观测进行概率融合,以突出状态后验分布中目标真实状态对应的峰值,从而有效避免了复杂背景的干扰,并给出了一种有效的融合系数计算方法,使融合结果更加准确可靠。实验结果表明,该算法能同时处理刚性与非刚性目标的跟踪,较单一特征的跟踪算法具有明显的优势,对复杂背景下的跟踪具有较高的鲁棒性。与现有多特征融合算法的比较也证明了本文算法的有效性。     

复杂背景下感兴趣运动目标的跟踪算法

针对由于复杂背景的干扰而导致不能准确跟踪感兴趣运动目标的问题,提出一种基于多特征自适应融合的粒子滤波跟踪算法。首先在HSV颜色空间中得到感兴趣运动目标的加权颜色分布模型,然后利用不变矩特征来消除背景中相似颜色物体和光照变化的干扰,两种特征通过自适应调整权重来更新粒子权值而融合于粒子滤波算法中,从而能够准确和稳定地跟踪运动目标。实验证明,该算法在运动目标平移、姿态变化、遮挡、光照变化及相似颜色干扰等复杂背景下都能够准确地进行跟踪,对背景干扰具有很强的鲁棒性。     

综合颜色与梯度方向特征的粒子滤波跟踪

针对标准粒子滤波跟踪在复杂环境和光照变化下的缺陷,提出了融合颜色和梯度方向特征的粒子滤波跟踪算法,以克服单一颜色特征跟踪鲁棒性不高的问题。设计了特征融合的粒子重要性评判模型,使得单纯依靠颜色特征不能很好适应环境变化的情况得到了改善。同时通过目标模式自适应更新模型,提高了算法对复杂变化的自适应能力。实验表明,所提算法能比较可靠地实现复杂场景下的目标跟踪。     

融合颜色与纹理特征的粒子滤波目标跟踪

针对采用单一颜色特征的粒子滤波目标跟踪算法在背景相似、光照变化复杂的场景下会导致跟踪失败的问题,提出一种基于LBP纹理和颜色特征融合的粒子滤波跟踪目标算法。综合加权颜色直方图和LBP纹理直方图进行目标特征描述,建立目标观测模型;同时粒子滤波进行状态预测,利用Bhattacharyya系数进行相似度测量,作为目标区域参考模型更新准则,实现权值更新;最后对权值归一化处理,得到目标位置状态的最终估计。实验结果表明该算法不仅提高了跟踪方法的鲁棒性,而且在目标遮挡、光照变化等干扰下,具有较好的准确性。     

自适应模型更新的多特征融合目标跟踪算法

针对目标在运动过程中存在遮挡、光照变化、背景因素等复杂情况下的跟踪问题,提出了一种多特征融合的跟踪算法;利用背景加权后的联合直方图来描述目标的灰度和纹理特征信息,提出一种多帧加权组合的模板更新策略,对模板特征分布进行自适应更新,基于当前粒子特征信息可信度加权设计了一种自适应特征融合观测模型,并结合到粒子滤波算法中,从而提高了跟踪算法的场景适应能力;实验结果表明;与基于单一特征的算法相比,该算法的适应性更强,能有效跟踪复杂场景下的运动目标.     

基于多特征融合的粒子滤波算法研究

传统的粒子滤波跟踪算法只依靠单一的颜色特征作为跟踪依据。在复杂背景或者遮挡物颜色与跟踪目标接近时传统的粒子滤波算法很容易造成跟踪目标丢失。针对该问题,提出一种基于多特征融合的粒子滤波算法,该算法按一定的权值系数利用目标的颜色特征和边缘特征来构建似然函数作为跟踪目标的跟踪依据,克服了依靠单一颜色特征跟踪目标的跟踪算法的不足。实验结果表明,多特征融合后的跟踪算法有较好的跟踪性能。     

基于粒子滤波和压缩感知的目标跟踪算法

为了解决目标跟踪过程中出现的目标遮挡和光照变化问题,提出一种基于粒子滤波和压缩感知的目标跟踪算法。算法融合颜色特征和纹理特征来描述目标,增强算法在光照变化和复杂环境下的鲁棒性;利用压缩感知理论对特征进行降维,提高算法实时性;最后,根据粒子滤波原理估计目标状态,得到目标位置。实验结果表明,本算法在有效减少算法运行时间的前提下,能够准确跟踪遮挡和光照变化情况下的目标。     

多特征融合的鲁棒粒子滤波跟踪算法

为克服基于单一特征的跟踪方法在复杂环境和光照变化下易导致跟踪失败的缺点,提出了一种基于多特征融合的粒子滤波跟踪算法。通过基于HSV的多块颜色直方图来表征目标的总体分布,而方向梯度直方图又包含了一定的结构信息,两者互为补充,将两者融合于粒子滤波的框架中。同时,自适应更新融合权重、模板和噪声分布参数,动态调节粒子数目,在环境干扰较大(如遮挡)时,分配较多的粒子。实验结果表明,算法鲁棒性较高,同时提高了跟踪的精度。     

基于粒子滤波的双模图像融合自适应跟踪

针对视频跟踪中仅利用目标的单特征容易导致跟踪失败的问题,提出一种基于粒子滤波的可见光与红外序列图像相融合的自适应目标跟踪算法;该算法在粒子滤波跟踪算法框架下,根据单一信源运动目标序列图像的品质因子,利用自适应加权融合策略重构双模序列图像的特征选择机制,建立了基于自适应融合算法的系统观测概率模型和状态空间层次采样多特征融合跟踪算法,实现了对双模序列图像的融合以及对运动目标的稳健跟踪;跟踪试验结果表明,该算法可以有效实现对运动目标的稳健、准确跟踪。     

融合深度与肤色特征的自适应手部跟踪算法

手部跟踪技术是实现自然人机交互的关键。针对现有跟踪方法易受光照、环境等影响及鲁棒性差的不足,提出一种融合深度与肤色特征的自适应手部跟踪算法。考虑手部运动过程的形变,该算法首先利用深度平滑连续性选取深度阈值以实现跟踪区域的自适应尺度变化,获得手部候选区域。在此基础上建立YCbCr空间肤色归一化直方图,在粒子滤波框架下将跟踪问题转换为贝叶斯估计问题,基于最大后验准则确定手部位置,并通过监测粒子重要性权值的方差解决跟踪失效问题,实现复杂观测环境下的鲁棒跟踪。实验结果表明,该跟踪算法可适应不同复杂环境,鲁棒性良好。     

基于不确定性度量的多特征融合跟踪

提出了一种新的基于特征不确定性度量的多特征融合跟踪算法. 首先, 针对粒子滤波跟踪算法中特征鉴别能力较弱且粒子分布相对分散时容易造成目标丢失的事实, 本文定义了一种新的特征不确定度量方法, 该度量可以在线调整不同类型特征对跟踪结果的贡献. 同时, 针对乘性和加性特征融合跟踪算法方法中存在的缺陷, 提出了一种自适应的多特征融合方法, 融合的结果既突出了状态后验分布中目标真实状态对应的峰值, 又对噪声不敏感, 从而提高了目标跟踪的鲁棒性. 各种场景下的实验结果比较表明: 新的融合跟踪算法比单特征跟踪、 乘性融合跟踪和加性融合跟踪有着更好的稳定性和鲁棒性.     

基于多特征融合的头部跟踪方法研究*

为有效解决头部跟踪鲁棒性较差的问题,利用头部的多种观测信息通过ＤＳ证据理论进行融合跟踪。 在粒子滤波的总体框架下,嵌入ＭｅａｎＳｈｉｆｔ算法产生更加逼近真实后验分布的粒子,同时采用颜色和人体头部椭圆轮廓的最大梯度距离测度（ＤＭＧ）作为观测模型,有效避免了单一颜色特征在光照突变、姿态变化、距离较远以及背景相似情况下的跟踪稳定性较差的问题。实验表明该方法对于复杂条件下的人体头部跟踪问题具有较强的鲁棒性。     

自适应多特征融合相关滤波目标跟踪

目的 针对现实场景中跟踪目标背景复杂、光照变化、快速运动、旋转等问题,提出自适应多特征融合的相关滤波跟踪算法。方法 提取目标的HOG（histogram of oriented gradients）特征和利用卷积神经网络提取高、低层卷积特征,借助一种自适应阈值分割方法评估每种特征的有效性,得到特征融合的权重比。根据权重系数融合每种特征的响应图,并据此得到目标的新估计位置,利用尺度相关滤波器计算目标尺度,得到目标尺度完成跟踪。结果 在OTB（object tracking benchmark）-2013公开数据集上进行实验,在对多特征融合进行分析的基础上,测试了本文算法在11种不同属性下的跟踪性能,并与当前流行的7种算法进行对比分析。结果表明,本文算法的成功率和精确度均排名第1,相较于基准算法DSST （discriminative scale space tracking）跟踪精确度提高了4%,成功率提高了6%。在复杂场景下比其他主流算法更具有鲁棒性。结论 本文算法以DSST相关滤波跟踪器为基准算法,借助自适应阈值分割方法评估每种特征的有效性,自适应融合两层卷积特征和HOG特征,使得判别性越强的单一特征融合权重越大,较好表达了目标的外观模型,在背景复杂、目标消失、光照变化、快速运动、旋转等场景下表现出较强的跟踪准确性。     

自适应卷积特征选择的实时跟踪算法

目的 针对深度卷积特征相关滤波跟踪算法因特征维度多造成的跟踪速度慢及其在目标发生形变、遮挡等情况时存在跟踪失败的问题,提出了一种自适应卷积特征选择的实时跟踪算法。方法 该算法先分析结合深度卷积特征的相关滤波跟踪算法定位目标的特性,然后提出使用目标区域和搜索区域的特征均值比来评估卷积操作,选取满足均值比大于阈值的特征通道数最多的卷积层,减少卷积特征的层数及维度,并提取该卷积层的有效卷积特征来训练相关滤波分类器,最后采用稀疏的模型更新策略提高跟踪速度。结果 在OTB-100标准数据集上进行算法测试,本文算法的平均距离精度值达86.4%,平均跟踪速度达29.9帧/s,比分层卷积相关滤波跟踪算法平均距离精度值提高了2.7个百分点,速度快将近3倍。实验结果表明,本文自适应特征选择的方式在保证跟踪精度的同时有效地提升了跟踪的速度,且优于当前使用主成分分析降维的方式;与现有前沿跟踪算法对比,本文算法的整体性能优于实验中对比的9种算法。结论 该算法采用自适应卷积通道和卷积层选择的方式有效地减少了卷积层数和特征维度,降低了模型的复杂度,提升了跟踪速度,利用稀疏模型更新策略进一步提升了跟踪的速度,减少了模型漂移现象,当目标发生快速运动、遇到遮挡、光照变化等复杂场景时,仍可实时跟踪到目标,具有较强的鲁棒性和适应性。     

快速尺度估计的增强型多核相关滤波算法

针对核相关滤波（KCF）跟踪算法在复杂环境下其定位性能和稳定性差的问题,提出了一种快速尺度估计的增强型多核相关滤波跟踪算法。该算法针对核相关滤波算法无法适应跟踪过程中目标尺度变化,将快速判别式尺度估计移植至核相关滤波跟踪框架,解决了跟踪过程的目标尺度问题。对于单个特征的单核相关滤波器在复杂环境中跟踪适应性差的问题,提出了一种多特征互补的多核相关滤波器。该滤波器利用KCF多通道特性以及不同特征可以描述不同信息,采用多个相同内核的线性组合,每个内核对应一个特征,并结合快速尺度估计,在保证算法实时性的同时进一步提高跟踪性能。通过在OTB2013目标跟踪数据集上进行实验,该算法与近年来性能优异的算法进行对比,结果表明,与传统的使用HOG特征的KCF算法相比精度上提高了10.9%,成功率提高了16.2%;与使用CN特征的CN2算法相比,精度上提高了20.6%,成功率提高了19.6%。实验结果表明,所提算法在目标尺度变化以及复杂环境下的跟踪效果均优于其余相关滤波算法,证明了该算法的有效性以及鲁棒性。