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基于核相关滤波器的多尺度目标跟踪

电子测量与仪器学报 2018年第4期32卷 74-79页

作者：郭玲广东水利电力职业技术学院

目标尺度估计是视觉目标跟踪领域一个非常有挑战性的问题,现实场景中目标经常会发生不同的尺度变化,而目标的多尺度处理又极大增加了现有目标跟踪算法的耗时。近年来核相关滤波器因其高效性在目标跟踪领域引起了广泛关注,提出了一种实... 详细信息

目标尺度估计是视觉目标跟踪领域一个非常有挑战性的问题,现实场景中目标经常会发生不同的尺度变化,而目标的多尺度处理又极大增加了现有目标跟踪算法的耗时。近年来核相关滤波器因其高效性在目标跟踪领域引起了广泛关注,提出了一种实时的尺度自适应目标跟踪方法。首先由核相关滤波器对目标完成初步定位,再在尺度空间上训练一个独立的核相关滤波器,给出目标的精确尺度估计。此外,还提出了一种目标模型自适应更新机制,有效抑制了模型错误更新。实验表明,该方法在尺度变化、光照变化等各种目标外观变化情况下都有较好的跟踪性能,平均跟踪速度为101 f/s,可以满足实时应用的需求。

关键词：机器视觉目标跟踪核相关滤波器尺度更新

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多特征融合与自适应尺度的运动目标跟踪方法

多特征融合与自适应尺度的运动目标跟踪方法

作者：益争祝玛昆明理工大学

学位级别：硕士

目标跟踪是计算机视觉领域一个备受关注的研究热点。目前因为相关滤波器算法的显著效果,许多学者将相关滤波器引入到目标跟踪框架中并取得较多成果,但与此同时,目标跟踪领域依然存在很多问题,比如遮挡问题、目标尺度变化以及背景信息干... 详细信息

目标跟踪是计算机视觉领域一个备受关注的研究热点。目前因为相关滤波器算法的显著效果,许多学者将相关滤波器引入到目标跟踪框架中并取得较多成果,但与此同时,目标跟踪领域依然存在很多问题,比如遮挡问题、目标尺度变化以及背景信息干扰等,上述因素都会影响目标跟踪效果。为了提高目标跟踪鲁棒性,本文对跟踪中三方面问题做了研究分析:特征选择、滤波器模板更新以及目标尺度变化。主要研究内容如下:(1)提出自适应选择特征的策略。分别提取目标的方向梯度特征和颜色特征,并训练各自滤波器模型,然后在检测阶段计算不同特征响应图的峰值旁瓣比,对两种特征进行自适应加权融合,在跟踪过程中发生遮挡时这种方法效果较好。(2)提出对滤波器模板选择性更新的策略。首先设定一个阈值,然后据此判断目标是否发生遮挡,如果发生遮挡则滤波器模型不变,否则需要更新模型,这种方法提高了滤波器模板的有效性。(3)引入尺度估计方法,对目标进行实时更新尺度策略。首先在目标四周采集多尺度样本,用于训练滤波器,然后得到最大响应值,即能得到最适合的目标尺度。这种方法自适应的改变目标跟踪框尺度大小,提高了跟踪精确度。(4)根据以上的研究提出了基于多特征融合自适应尺度变化目标跟踪方法,同时选择性更新滤波器模型。本文提出的改进算法在OTB测试数据集进行实验分析对比,结果显示本文算法与其他算法相比在遮挡、尺度变化等情况下跟踪精确度、实时性更高,具有一定研究价值。

关键词：目标跟踪相关滤波器跟踪特征融合尺度更新模型更新

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基于相关滤波的目标跟踪算法研究综述

北京工业大学学报 2020年第12期46卷 1393-1416页

作者：孟晓燕段建民北京工业大学信息学部北京100124

基于相关滤波理论的判别式跟踪方法由于其高效性和鲁棒性,已经取得了一系列的进展,成为了目标跟踪领域的研究热门.为了使更多国内外学者对相关滤波目标跟踪理论及其发展进行进一步研究与探索,对该领域研究现状进行综述.首先,介绍了相关... 详细信息

基于相关滤波理论的判别式跟踪方法由于其高效性和鲁棒性,已经取得了一系列的进展,成为了目标跟踪领域的研究热门.为了使更多国内外学者对相关滤波目标跟踪理论及其发展进行进一步研究与探索,对该领域研究现状进行综述.首先,介绍了相关滤波理论及其用于实现目标跟踪任务时的一般框架,并重点描述了典型的核相关滤波跟踪方法.其次,讨论了目标跟踪技术应用于实际场景时面临的诸多难题,详细分析了特征表示和自适应尺度更新这2个主要难点.然后,从基本类相关滤波、部件类相关滤波、正则化类相关滤波和Siamese网络类相关滤波这4个类别对具有代表性的算法进行分析与讨论,并指出了未来可能的发展趋势.最后,在OTB2013和OTB100基准数据集上对32种相关滤波类跟踪算法就精确度、成功率和帧率进行了对比,在VOT2017数据集上对10种相关滤波类跟踪算法就平均重叠期望(expected average overlap,EAO)、Accuracy和Robustness三个性能指标进行了对比,体现了相关滤波跟踪器(correlation filter trackers,CFTs)的优越性.尽管相关滤波理论在目标跟踪领域具有广阔的应用前景,但是复杂场景和自身因素的影响导致其仍然是一个极具挑战性的研究方向,研究兼备准确性与鲁棒性的CFTs对于目标跟踪领域的发展具有重要意义.

关键词：机器视觉目标跟踪相关滤波特征表示尺度更新孪生网络性能指标

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基于核相关滤波跟踪的多尺度改进

光学与光电技术 2018年第1期16卷 58-63页

作者：龚烨潘德彬闵志方华中光电技术研究所-武汉光电国家实验室湖北武汉430223

核相关滤波(KCF)跟踪算法应用于尺度发生变化的视频跟踪时,因为无法跟上目标的尺度变化,极易受局部特征或者背景信息干扰,导致跟踪失败和目标丢失。提出了一种基于一维相关滤波的多尺度改进。该改进通过最小化损失函数求解相关滤波器用... 详细信息

核相关滤波(KCF)跟踪算法应用于尺度发生变化的视频跟踪时,因为无法跟上目标的尺度变化,极易受局部特征或者背景信息干扰,导致跟踪失败和目标丢失。提出了一种基于一维相关滤波的多尺度改进。该改进通过最小化损失函数求解相关滤波器用于尺度跟踪,并在跟踪过程中在线学习和更新滤波器。改进后的算法能够实时更新尺度信息,实现多尺度跟踪。多组实验结果和数据表明,改进后的算法在目标尺度发生剧烈变化时,相比KCF算法的中央位置误差降低了60%,距离精度和成功率分别提升了4.30%和28.65%,实现对目标持续稳定的跟踪。

关键词：核相关滤波算法视频跟踪尺度变化尺度更新精度

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尺度自适应的加权压缩跟踪算法

西安工程大学学报 2018年第1期32卷 105-113页

作者：李晓行陈金广马丽丽王明明王伟西安工程大学计算机科学学院陕西西安710048

针对压缩跟踪算法中目标尺度不能自适应更新和分类器性能弱的问题,提出一种尺度自适应的加权压缩跟踪算法.首先,提取正负样本的压缩特征,根据两者的巴氏系数对分类器进行加权,分类能力越强的特征在分类器中的权值越大.然后,将候选样本... 详细信息

针对压缩跟踪算法中目标尺度不能自适应更新和分类器性能弱的问题,提出一种尺度自适应的加权压缩跟踪算法.首先,提取正负样本的压缩特征,根据两者的巴氏系数对分类器进行加权,分类能力越强的特征在分类器中的权值越大.然后,将候选样本输入贝叶斯分类器,通过分类得到目标位置.最后,根据目标位置求得不同尺度下的样本特征,组成尺度金字塔,将尺度金字塔作为相关滤波器响应的特征输入,将响应值最大的尺度作为当前估计的尺度值.选取6组视频序列测试改进算法,实验结果表明,与传统压缩跟踪算法等4种算法相比,此算法能够解决尺度变化和目标旋转问题,且满足实时性要求.

关键词：压缩跟踪尺度更新相关滤波器加权分类器目标跟踪

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复杂环境下的CT目标跟踪算法研究

复杂环境下的CT目标跟踪算法研究

作者：李晓行西安工程大学

学位级别：硕士

目标跟踪在许多领域都有着广泛的应用,如人机交互、智能监察、虚拟现实等,是计算机视觉领域的研究热点之一。压缩跟踪算法（Compressive Tracking,CT）是一种简单高效的目标跟踪算法,该算法一经提出便受到了广泛的关注,但由于现实中的... 详细信息

目标跟踪在许多领域都有着广泛的应用,如人机交互、智能监察、虚拟现实等,是计算机视觉领域的研究热点之一。压缩跟踪算法（Compressive Tracking,CT）是一种简单高效的目标跟踪算法,该算法一经提出便受到了广泛的关注,但由于现实中的跟踪环境较为复杂,因而在复杂环境下CT算法极易发生跟踪漂移或丢失的现象。为了提高CT算法的性能,使其在复杂环境下具有鲁棒性,本文对CT算法进行了基础性的研究,并提出了相关改进算法,具体的完成工作如下:（1）由于CT算法是基于压缩感知理论提出的,因此介绍了压缩感知的相关理论知识,分别阐述了压缩感知处理中的三个阶段,并且介绍了CT算法的基本框架和算法原理,并对该算法的部分不足和改进之处进行了分析。（2）结合Kalman预测的快速压缩跟踪算法。CT算法在目标被遮挡时易发生跟踪漂移或丢失的现象,为了解决该问题,本文将Kalman滤波器应用于CT算法中,当目标发生遮挡时,采用Kalman滤波器进行目标跟踪,且直到目标重新出现为止都不再更新Kalman滤波器的参数,若目标没有发生遮挡,则采用CT算法进行跟踪,且将其跟踪到的信息作为Kalman滤波器的输入,将得到的预测位置作为下一帧CT算法的初始搜索位置,以便CT算法能够迅速地找到目标位置。CT算法使用固定学习率更新分类器模型会导致误差的积累,从而发生跟踪漂移的现象,为了解决这个问题,本文采用自适应学习率来进行更新。实验结果表明,当目标发生遮挡时,该算法相较于CT算法以及其他传统跟踪算法而言具有较好的跟踪效果。（3）尺度自适应的加权CT算法。CT算法在跟踪尺度变化较大的目标时其跟踪窗口不能随尺度的变换而变换,这样会导致跟踪准确度下降,为了解决该问题,本文将尺度自适应更新应用到CT算法中,首先提取不同尺度下的目标特征,将这些特征组成尺度金字塔,然后将得到的尺度金字塔作为相关滤波器响应的特征输入,最后将最大响应值对应的尺度作为当前估计尺度值。CT算法采用的贝叶斯分类器分类性能不高,为了提高其性能,本文对贝叶斯分类器进行加权,将正负样本的相似度作为权值,两者的相似度越小,则权重越大。实验结果表明,当跟踪尺度变化较大的目标时,该算法相较于CT算法以及其他传统跟踪算法而言具有较好的跟踪效果。

关键词：目标跟踪压缩跟踪算法 Kalman滤波器自适应更新尺度更新

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基于核循环结构的自适应特征融合目标跟踪

光学学报 2017年第8期37卷 201-210页

作者：赵高鹏沈玉鹏王建宇南京理工大学自动化学院江苏南京210094

视频跟踪中,使用单一特征对目标进行描述难以适应复杂场景的变化,目标的尺度变化、形变、遮挡等因素易导致跟踪失败。为提高跟踪的稳健性,基于核循环结构,提出一种自适应特征融合和模型更新的跟踪方法,并引入尺度更新机制。首先利用目... 详细信息

视频跟踪中,使用单一特征对目标进行描述难以适应复杂场景的变化,目标的尺度变化、形变、遮挡等因素易导致跟踪失败。为提高跟踪的稳健性,基于核循环结构,提出一种自适应特征融合和模型更新的跟踪方法,并引入尺度更新机制。首先利用目标的灰度特征和局部二值模式特征分别计算滤波响应图,依据响应图的峰值旁瓣比(PSR)自适应地分配权值并加权融合,从而估计目标的最佳位置。然后根据融合后响应图的PSR来判断跟踪质量,据此决定是否更新模型。最后在目标位置周围提取方向梯度直方图特征构建尺度金字塔,训练尺度相关滤波器,用来估计目标的最佳尺度。实验选取标准测试数据集中具有光照变化,遮挡和尺度变化的视频序列进行实验,结果表明,该算法能够实现对目标的稳定跟踪,并且在距离精度和成功率上均优于对比算法。

关键词：机器视觉目标跟踪核循环结构特征融合模型更新尺度更新

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相关滤波目标跟踪算法研究

海峡科学 2016年第7期 18-23页

作者：顾培婷黄德天柳培忠黄炜钦汪鸿翔华侨大学工学院

近年来,相关滤波目标跟踪在视觉领域中受到了越来越多的关注,并取得了令人瞩目的成果。该文对目前基于相关滤波的跟踪算法进行分析研究,首先提出了一个通用的相关滤波目标跟踪框架,然后讨论几种经典的跟踪算法,并对其改进算法进行分析归... 详细信息

近年来,相关滤波目标跟踪在视觉领域中受到了越来越多的关注,并取得了令人瞩目的成果。该文对目前基于相关滤波的跟踪算法进行分析研究,首先提出了一个通用的相关滤波目标跟踪框架,然后讨论几种经典的跟踪算法,并对其改进算法进行分析归类,主要分为尺度更新、背景遮挡;最后通过仿真实验对几种算法性能进行分析,并提出相关滤波跟踪技术存在的问题。

关键词：目标跟踪算法相关滤波尺度更新背景遮挡改进算法

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基于视频时空上下文的单目标视觉跟踪算法

通信与信息技术 2020年第3期 54-57,46页

作者：李润泽姚红英李保平李超湖北民族大学信息工程学院湖北恩施445000 国家电投集团河北电力有限公司张家口分公司河北张家口075000

视觉目标跟踪广泛应用于我们的日常生活,如视频监控、交通监管、智能识别等,也一直是计算机视觉领域的研究热点和难点。目前大多数目标跟踪算法都只结合目标本身的特点来进行跟踪,然而当目标外观发生巨大变化时,就容易丢失目标,且无法... 详细信息

视觉目标跟踪广泛应用于我们的日常生活,如视频监控、交通监管、智能识别等,也一直是计算机视觉领域的研究热点和难点。目前大多数目标跟踪算法都只结合目标本身的特点来进行跟踪,然而当目标外观发生巨大变化时,就容易丢失目标,且无法找回被跟踪的目标。因此本文提出一种基于时空上下文信息的单摄像机单目标视频跟踪算法,通过快速付立叶变换来应对和适应目标外观尺度变化,同时结合目标本身和目标周围的信息来建立时空上下文模型,减少由于目标外观变化而引入的干扰信息。为验证所提算法的可行性与跟踪效果,实验中采用多组标准测试视频和实际拍摄视频进行验证,结果表明所提算法在效率,准确性和鲁棒性方面相比其它主流算法具有明显的优越性。

关键词：目标跟踪时空上下文模型尺度更新