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基于二阶池化网络的鲁棒视觉跟踪算法

电子学报 2020年第8期48卷 1472-1478页

作者：蒲磊冯新喜侯志强余旺盛空军工程大学研究生院陕西西安710077 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 西安邮电大学计算机学院陕西西安710121

针对低分辨率、遮挡以及相似物体干扰等复杂场景下目标易丢失的问题,本文提出了基于二阶池化网络的视觉跟踪算法.已有的方法大多采用一阶池化网络,使得对低分辨目标和相似目标间的区分性不足.对此,本文首先在VGG16网络结构的基础上,将... 详细信息

针对低分辨率、遮挡以及相似物体干扰等复杂场景下目标易丢失的问题,本文提出了基于二阶池化网络的视觉跟踪算法.已有的方法大多采用一阶池化网络,使得对低分辨目标和相似目标间的区分性不足.对此,本文首先在VGG16网络结构的基础上,将网络最后的一阶池化层替换为二阶协方差池化层,接着在ImageNet和CUB200-2011数据集上对网络进行重新训练.在跟踪阶段,为了减少运算负担,仅提取预训练网络的第四层卷积特征作为目标的外观表征.最后将提取的特征与已有的相关滤波算法进行结合.实验结果表明,本文算法在跟踪精度和成功率上均取得了优异的性能表现.

关键词：视觉跟踪二阶池化网络深度特征相关滤波

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基于深度空间正则化的相关滤波跟踪算法

电子学报 2020年第10期48卷 2025-2032页

作者：蒲磊冯新喜侯志强查宇飞余旺盛空军工程大学研究生院陕西西安710077 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 西安邮电大学计算机学院陕西西安710121 西北工业大学计算机学院陕西西安710072

近年来,结合深度特征的相关滤波算法由于较高的跟踪精度在视觉跟踪领域受到了广泛的关注.对训练样本的周期性假设一方面提高了计算效率,但是也引入了边界效应,限制了算法性能的进一步提升.通过对深度特征表达能力的深入挖掘,本文提出了... 详细信息

近年来,结合深度特征的相关滤波算法由于较高的跟踪精度在视觉跟踪领域受到了广泛的关注.对训练样本的周期性假设一方面提高了计算效率,但是也引入了边界效应,限制了算法性能的进一步提升.通过对深度特征表达能力的深入挖掘,本文提出了一种新的跟踪框架.由于深层特征具有良好的语义信息,选取VGG网络第五层卷积特征提取目标的空间可靠区域,将该区域信息用于对样本进行裁剪并引入目标函数,建立空间约束模型,接着采用ADMM算法进行迭代求解.为了进一步提高算法的长时跟踪能力,提出一种简单有效的遮挡判断方法.实验结果表明,所提出的算法在跟踪精度和成功率上优于大多数先进的算法.

关键词：视觉跟踪空间正则化深度特征相关滤波模型更新

使用GIoU改进非极大值抑制的目标检测算法

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电子学报 2021年第4期49卷 696-705页

作者：侯志强刘晓义余旺盛蒲磊马素刚范九伦西安邮电大学计算机学院陕西西安710121 空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077 西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121

针对单阈值-非极大值抑制算法中出现的目标漏检和重复检测问题,本文提出了一种使用全局交并比指标GIoU(Generalized Intersection over Union)衡量目标相似度的双阈值非极大值抑制算法GDT-NMS(Generalized Dual Threshold NMS,GDT-NMS)... 详细信息

针对单阈值-非极大值抑制算法中出现的目标漏检和重复检测问题,本文提出了一种使用全局交并比指标GIoU(Generalized Intersection over Union)衡量目标相似度的双阈值非极大值抑制算法GDT-NMS(Generalized Dual Threshold NMS,GDT-NMS).使用双阈值改进NMS算法和soft-NMS算法,抑制多余的检测框;在此基础上,使用GIoU替换传统的IoU计算目标间的相似度,使目标的定位更加准确;进一步,使用非线性函数赋予检测框不同比例的权值惩罚,使检测框的得分随距离呈非线性变化,目标区分度更高.改进算法在PASCAL VOC和MSCOCO上的检测精度分别为74.8%和25.9%,与使用NMS算法作为后处理的Faster R-CNN算法相比,性能分别提升了1.6%和1.5%.同时本文算法具有较快的检测速度.

关键词：双阈值非极大值抑制算法重复检测后处理

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基于多表观特征子模型更新的鲁棒视觉跟踪

电子学报 2018年第2期46卷 440-446页

作者：范舜奕管桦侯志强余旺盛戴铂空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

在视觉跟踪中,传统模型更新算法在遮挡、光照变化及自身旋转等情况下通常存在鲁棒性较差的问题.为改善该性能,提出一种对多表观特征相应子模型进行选择性更新的鲁棒视觉跟踪算法.该算法首先建立候选子模型库,然后通过三个互补特征融合... 详细信息

在视觉跟踪中,传统模型更新算法在遮挡、光照变化及自身旋转等情况下通常存在鲁棒性较差的问题.为改善该性能,提出一种对多表观特征相应子模型进行选择性更新的鲁棒视觉跟踪算法.该算法首先建立候选子模型库,然后通过三个互补特征融合的粒子滤波跟踪确定当前帧目标位置和信息,最后将当前帧三种特征直方图信息与候选库中各子模型分别计算加权相似度,更新候选库后与阈值比较,判断是否更新当前子模型.实验结果表明:本文算法能够对特征相应子模型进行有效的选择性更新,与对比算法比较,在多种复杂变化的跟踪条件下,总体上能够具有更好的跟踪鲁棒性.

关键词：视觉跟踪粒子滤波模型更新多特征融合候选子模型库加权相似度

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分层结构直方图及其应用

电子学报 2017年第11期45卷 2617-2624页

作者：余旺盛李卫华侯志强空军工程大学信息与导航学院陕西西安710077

针对传统直方图特征存在的特征分辨能力不强的问题,提出了一种图像分层结构直方图.该特征首先将图像按照亮度幅值的大小进行分层,然后根据预先设计的结构图元对所有的分层图进行基于结构图元的直方图统计,最后将所得的直方图进行集成得... 详细信息

针对传统直方图特征存在的特征分辨能力不强的问题,提出了一种图像分层结构直方图.该特征首先将图像按照亮度幅值的大小进行分层,然后根据预先设计的结构图元对所有的分层图进行基于结构图元的直方图统计,最后将所得的直方图进行集成得到最终的分层结构直方图.以图像匹配与视觉跟踪为例,对分层结构直方图的应用进行了大量的仿真实验,结果表明该特征较参考特征具有更强的特征分辨性能和局部描述能力.利用分层结构直方图进行图像匹配得到的相似性度量图单峰特性更加明显,能够显著降低视觉跟踪算法的跟踪误差.

关键词：图像匹配视觉跟踪直方图特征分层结构直方图

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基于级联注意力机制的孪生网络视觉跟踪算法

北京航空航天大学学报 2020年第12期46卷 2302-2310页

作者：蒲磊冯新喜侯志强余旺盛马素刚空军工程大学研究生院西安710077 空军工程大学信息与导航学院西安710077 西安邮电大学计算机学院西安710121

针对全卷积孪生网络(SiamFC)在相似物体干扰及目标发生大尺度外观变化时容易跟踪失败的问题,提出了一种基于级联注意力机制的孪生网络视觉跟踪算法。首先,在网络的最后一层加入非局部注意力模块,从空间维度得到关于目标区域的自注意特征... 详细信息

针对全卷积孪生网络(SiamFC)在相似物体干扰及目标发生大尺度外观变化时容易跟踪失败的问题,提出了一种基于级联注意力机制的孪生网络视觉跟踪算法。首先,在网络的最后一层加入非局部注意力模块,从空间维度得到关于目标区域的自注意特征图,并与最后一层特征进行相加运算。其次,考虑到不同通道特征对不同目标和各类场景的响应差异,引入通道注意力模块实现对特征通道的重要性选择。为了进一步提高跟踪的鲁棒性,将其与SiamFC算法进行加权融合,得到最终的响应图。最后,将提出的孪生网络模型在GOT10k和VID数据集上进行联合训练,进一步提升模型的表达力与判别力。实验结果表明:所提算法相比于SiamFC,在跟踪精度上提高了9.3%,在成功率上提高了5.4%。

关键词：视觉跟踪孪生网络非局部注意力通道注意力模型集成

基于双模板Siamese网络的鲁棒视觉跟踪算法

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电子与信息学报 2019年第9期41卷 2247-2255页

作者：侯志强陈立琳余旺盛马素刚范九伦西安邮电大学计算机学院西安710121 空军工程大学信息与导航学院西安710077 西安邮电大学陕西省网络数据分析与智能处理重点实验室西安710121

近年来,Siamese网络由于其良好的跟踪精度和较快的跟踪速度,在视觉跟踪领域引起极大关注,但大多数Siamese网络并未考虑模型更新,从而引起跟踪错误。针对这一不足,该文提出一种基于双模板Siamese网络的视觉跟踪算法。首先,保留响应图中... 详细信息

近年来,Siamese网络由于其良好的跟踪精度和较快的跟踪速度,在视觉跟踪领域引起极大关注,但大多数Siamese网络并未考虑模型更新,从而引起跟踪错误。针对这一不足,该文提出一种基于双模板Siamese网络的视觉跟踪算法。首先,保留响应图中响应值稳定的初始帧作为基准模板R,同时使用改进的APCEs模型更新策略确定动态模板T。然后,通过对候选目标区域与2个模板匹配度结果的综合分析,对结果响应图进行融合,以得到更加准确的跟踪结果。在OTB2013和OTB2015数据集上的实验结果表明,与当前5种主流跟踪算法相比,该文算法的跟踪精度和成功率具有明显优势,不仅在尺度变化、平面内旋转、平面外旋转、遮挡、光照变化情况下具有较好的跟踪效果,而且达到了46帧/s的跟踪速度。

关键词： Siamese网络目标跟踪双模板模板更新

基于样本质量估计的空间正则化自适应相关滤波视觉跟踪

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电子与信息学报 2019年第8期41卷 1983-1991页

作者：侯志强王帅廖秀峰余旺盛王姣尧陈传华西安邮电大学计算机学院西安710121 西安邮电大学陕西省网络数据分析与智能处理重点实验室西安710121 空军工程大学电讯工程学院西安710077

相关滤波(CF)方法应用于视觉跟踪领域中效果显著,但是由于边界效应的影响,导致跟踪效果受到限制,针对这一问题,该文提出一种基于样本质量估计的正则化自适应的相关滤波视觉跟踪算法。首先,该算法在滤波器的训练过程中加入空间惩罚项,构... 详细信息

相关滤波(CF)方法应用于视觉跟踪领域中效果显著,但是由于边界效应的影响,导致跟踪效果受到限制,针对这一问题,该文提出一种基于样本质量估计的正则化自适应的相关滤波视觉跟踪算法。首先,该算法在滤波器的训练过程中加入空间惩罚项,构建目标与背景的颜色及灰度直方图模板并计算样本质量系数,使得空间正则项根据样本质量系数自适应变化,不同质量的样本受到不同程度的惩罚,减小了边界效应对跟踪的影响;其次,通过对样本质量系数的判定,合理优化跟踪结果及模型更新,提高了跟踪的可靠性和准确性。在OTB2013和OTB2015数据平台上的实验数据表明,与近几年主流的跟踪算法相比,该文算法的成功率均为最高,且与空间正则化相关滤波(SRDCF)算法相比分别提高了9.3%和9.9%。

关键词：视觉跟踪相关滤波正则化自适应样本质量估计

基于自适应背景选择和多检测区域的相关滤波算法

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电子与信息学报 2020年第12期42卷 3061-3067页

作者：蒲磊冯新喜侯志强余旺盛空军工程大学研究生院西安710077 空军工程大学信息与导航学院西安710077 西安邮电大学计算机学院西安710121

为了进一步提高相关滤波算法的判别力和对快速运动、遮挡等复杂场景的应对能力,该文提出一种基于自适应背景选择和多检测区域的跟踪框架。首先对检测后的响应图进行峰值分析,当响应为单峰的时候,提取目标上下左右的4块区域作为负样本对... 详细信息

为了进一步提高相关滤波算法的判别力和对快速运动、遮挡等复杂场景的应对能力,该文提出一种基于自适应背景选择和多检测区域的跟踪框架。首先对检测后的响应图进行峰值分析,当响应为单峰的时候,提取目标上下左右的4块区域作为负样本对模型进行训练,当响应为多峰的时候,采用峰值提取技术和阈值选择方法提取较大几个峰值区域作为负样本。为了进一步提高算法对遮挡的应对能力,该文提出了一种多检测区域的搜索策略。将该框架和传统的相关滤波算法进行结合,实验结果表明,相对于基准算法,该算法在精度上提高了6.9%,在成功率上提高了6.3%。

关键词：视觉跟踪相关滤波遮挡背景选择