动态背景下运动目标检测与跟踪研究

主要研究动态背景下的运动目标检测和跟踪问题。背景补偿差分法是一种常用的动态背景下运动目标检测算法,但检测到的目标轮廓要比其真实轮廓大,检测结果不准确且算法复杂度较高。主动轮廓模型在图像分割和目标提取过程中具有拓扑结构变化灵活性,对数值计算方案的设计更加方便、有效,据此提出一种基于改进C-V模型和卡尔曼滤波的算法,用来检测和跟踪动态背景下的运动目标。提出的算法利用C-V模型曲线演化检测和跟踪目标,使C-V模型在目标的边缘处收敛。结合卡尔曼滤波预测运动目标下一帧位置,从而实现对运动目标轮廓的跟踪。实验结果表明,该方法可以对动态背景下运动目标进行精确的检测与跟踪。     

分布式网络信息数据防篡改方法研究

为在足球视频中有效的检测与跟踪运动目标,需要对足球比赛视频中目标检测与跟踪算法进行研究。当前采用的算法,在动态场景中,存在运动目标检测与跟踪效果不佳的问题。为此,提出一种基于OpenCV的足球比赛视频中目标检测与跟踪算法。该算法结合平均背景算法将足球比赛视频中目标图像分割为前景区与背景区,计算足球比赛视频每一帧目标图像和背景图像之间差值的绝对差值,同时计算每一个目标图像中像素点的平均值与标准值来建立目标图像背景统计模型,利用TMHI算法对足球比赛视频中目标初始图像进行阈值分割,得到初始分割图像,对分割图像进行中值滤波和闭运算,再使用卡尔曼滤波对分割后的目标图像进行处理,得到镜头中目标的质心位置和目标外界矩形框,然后对足球比赛视频中目标进行跟踪。实验证明,该算法有效的检测与跟踪足球视频中运动目标。     

基于自适应非参数统计模型的彩色目标跟踪算法研究

针对复杂环境条件下的视觉跟踪问题,提出一种基于自适应非参数统计模型的彩色目标跟踪算法。利用目标和背景之间的强度差别,基于自适应核密度估计模型对运动目标进行了非参数统计建模。为了实现具有较大范围运动目标的跟踪,在充分考虑目标和背景之间的相关性前提下,采用目标特征统计的背景加权直方图对搜索区域进行了扩大。为了提高对环境变化的适应能力,根据目标和环境的变化自适应更新目标特征分布模型。通过对实际图像序列的实验,结果表明该算法能够有效跟踪运动目标,并且平均迭代次数比传统方法减少了37.28%。     

自适应特征融合和模型更新的相关滤波跟踪

针对复杂场景下单个特征的稳健性差,以及目标存在背景干扰和目标遮挡时跟踪失败的问题,提出一种基于自适应特征融合和模型更新的相关滤波跟踪算法。该算法在核相关滤波的基础上,通过对不同特征的响应图采用平均峰值-相关能量的方法进行加权求和,实现了响应图层面的自适应特征融合。根据响应图的峰值特性计算自适应权重,以其作为置信度确定模型的更新率,进而设计自适应模型更新方法。实验结果表明,该算法能够很好地适应背景干扰、目标遮挡、旋转运动等复杂场景,与近年来优秀的相关滤波跟踪算法相比,所提算法的平均距离精度比其中最优的算法提高了2.64%,平均重叠精度提高了1.54%。     

基于CamShift和Kalman组合的改进目标跟踪算法

针对应用CamShift算法进行目标跟踪过程中,当目标被严重遮挡、目标被与目标颜色相近的背景干扰时易丢失跟踪目标的问题,提出了一种基于CamShift和Kalman滤波组合的改进跟踪算法;为克服目标因严重遮挡而丢失的缺陷,利用自适应算法改进了传统的CamShift算法,扩大了搜索窗口,使运动目标位于搜索窗口内;为解决目标因颜色相近背景干扰而丢失的问题,改善跟踪准确率,利用卡尔曼滤波预测目标运动空间位置,作为下一帧搜索窗口的质心坐标;基于上述改进,利用C++语言,研发了改进的CamShift目标跟踪软件模块,给出了该模块的算法流程;实验结果表明,改进后的目标跟踪算法能有效地克服传统CamShift算法的缺陷,大大提高运动目标跟踪的准确性;所提的算法可以应用于运动小车跟踪,人脸识别等领域。     

自适应上下文感知相关滤波跟踪

针对上下文感知相关滤波目标跟踪算法中,上下文背景样本等值权重训练,对背景信息滤波过于平滑的问题,提出了一种自适应上下文感知相关滤波算法,同时为了解决目标遮挡的问题,引入一种新的遮挡判定指标。首先,提取目标上下左右4个方向的背景样本学习到滤波器中,利用卡尔曼滤波对目标运动状态进行估计,预测目标的运动方向。在滤波器训练时,对目标运动方向上的背景样本训练时赋予较多的权重;接着,在模型更新时引入一个新的遮挡判定指标APCE,只有当响应峰值和APCE数值分别一定比例大于各自的历史均值时,才对目标模型进行更新;最后将本文算法与当前一些主流的跟踪算法在CVPR 2013 Benchmark进行对比实验。仿真实验结果表明,本文算法的精准率和成功率分别为0. 810和0. 701,均优于其他算法,充分体现出了本文提出算法的鲁棒性。     

星载光电跟踪系统连续帧图像快速识别定位算法研究

为了解决星载光电跟踪系统对连续帧图像快速识别、准确定位的要求.在深入分析连续图像序列特性和星载光电跟踪系统特点的基础上,利用光电跟踪系统转台的角度变化信息,对图像序列进行帧间差值运算以获得目标残差图,并基于残差图和原始图像信息提出了一种新的目标识别定位算法,大大地减小了运算量.结合中值滤波和自适应波门跟踪算法,实现了运动目标的快速跟踪定位.通过对目标实测图像序列的实验,结果证明,该算法具有快速、稳定等优点,能满足星载光电跟踪系统实时图像跟踪的要求.     

一种用于“蛇形”机动目标的跟踪方法研究

为了满足光电跟踪系统中对“蛇形”机动目标跟踪的要求,针对以前应用的Singer模型的缺陷,根据“蛇形”机动目标运动规律,提出一种机动目标转弯模型,结合扩展卡尔曼滤波算法,对典型“蛇形”机动目标进行跟踪。通过Monte Carlo仿真,实现了在平面内对“蛇形”机动目标位置的准确跟踪,并且距离均方根误差（RMSE）比Singer模型要小很多,从而验证了该方法的有效性。     

基于混合高斯模型的运动目标检测方法研究

为了能够及时检测到图像场景中的运动目标,提出一种基于混合高斯模型的运动目标检测方法。借助把图像的像素值看成是前景高斯分布和背景高斯分布的组合,进行了背景估计和自适应背景更新;通过对背景差分后的图像进行多目标分割,进行了多个运动目标的检测。实验发现:随着图像序列的背景不断变化,基于混合高斯模型算法能够准确估计出变化的背景,通过将场景图像和背景图像进行差分,检测到感兴趣的运动目标。     

基于自编码器结构与改进Bytetrack的低光照行人检测及跟踪算法

针对夜间低光照场景下目标特征提取困难和跟踪不稳定的问题,提出了基于自编码器结构及改进Bytetrack的多目标行人检测及跟踪算法。在检测阶段,基于YOLOX(you only look once X)搭建多任务自编码变换模型框架,以一种自监督的方式考虑物理噪声模型和图像信号处理（image signal processing, ISP）的过程,通过对真实光照退化变换过程进行编码与解码学习内在视觉结构,并基于这种表示通过解码边界框坐标与类实现目标检测任务。为了抑制背景噪声的干扰,在目标解码器颈部网络引入自适应特征融合模块ASFF。跟踪阶段,基于Bytetrack算法进行改进,将基于Tranformer重识别网络提取到的外观嵌入信息与NSA卡尔曼滤波获得的运动信息通过自适应加权的方法完成数据关联,并通过Byte两次匹配的算法完成夜间行人的跟踪。在自建夜间行人检测数据集上测试检测模型的泛化能力,mAP@0.5达到了94.9%,结果表明本文的退化变换过程符合现实条件,具有良好的泛化能力。最后通过自建夜间行人跟踪数据集验证多目标跟踪性能,实验结果表明,本文提出的夜间低光照行人多目标跟踪算法MOT...     

Mean-shift跟踪算法及其在光电跟踪系统中的应用

针对光电跟踪系统中实时提取运动目标脱靶量的应用需求,设计了一种基于灰度直方图的Mean-shift 图像跟踪算法,对算法中目标模型与候选模型的建立进行了改进,抑制了背景像素对目标跟踪产生的影响。算法在系统上位机Visual C+ + 6.0平台上实现,当光电跟踪系统捕获到运动目标后,利用Mean-shift图像跟踪算法跟踪运动目标,并实时将运动目标脱靶量作为伺服控制系统的输入信号,驱动跟踪器跟踪目标。实验结果表明：设计的算法可以实时、准确、有效地跟踪运动目标,使稳定后的脱靶量换算得到的角偏差量控制在30"之内。     

基于扩展目标的不变矩跟踪算法

 提出基于边缘区域的不变矩计算方法，在此基础上，针对在运动中形状、尺寸和方位不断变化的扩展目标，提出一种以不变矩作为跟踪特征，粗、精阶段相结合的相关跟踪算法，并根据目标图像的相关性给出一种新的跟踪置信度。实验结果显示算法迅速、有效、匹配精度高，对于复杂背景，较强噪声和运动状态发生变化条件下的扩展目标跟踪稳定可靠。     

动态复杂背景下的智能视频监控系统设计与实现

本文采用二重对称帧间差分目标检测算法和基于压缩感知的目标跟踪算法,设计并实现了一种可适应动态复杂背景下的智能视频监控系统。基于目标检测该系统能提取本地视频文件中局部运动目标并进行视频压缩,减少回放、查看视频时间,可实时播放并处理本地或网络摄像头数据,也可根据光照变化动态调整二值化阀值,实现实时区域入侵检测与报警。基于目标跟踪本系统能在动态背景下对选定目标进行跟踪,可通过客户端手动控制监控云台跟踪,也可对入侵目标实现云台自主大角度追踪。实验表明,本系统能在日常复杂环境下对运动目标准确检测和大角度跟踪,在智能家居和移动安防领域有很好的实用性。     

基于大数据分析的移动对象轨迹预测方法

对移动对象的轨迹预测将在移动目标跟踪识别中具有较好的应用价值。移动对象轨迹预测的基础是移动目标运动参量的采集和估计,移动目标的运动参量信息特征规模较大,传统的单分量时间序列分析方法难以实现准确的参量估计和轨迹预测。提出一种基于大数据多传感信息融合跟踪的移动对象轨迹预测算法。首先进行移动目标对象进行轨迹跟踪的控制对象描述和约束参量分析,对轨迹预测的大规模运动参量信息进行信息融合和自正整定性控制,通过大数据分析方法实现对移动对象运动参量的准确估计和检测,由此指导移动对象轨迹的准确预测,提高预测精度。仿真结果表明,采用该算法进行移动对象的运动参量估计和轨迹预测的精度较高,自适应性能较强,稳健性较好,相关的指标性能优于传统方法。     

考虑运动受限的履带式移动机器人轨迹跟踪控制

针对履带式移动机器人的轨迹跟踪控制问题进行研究,首先,建立了履带式移动机器人的运动学模型和跟踪误差模型；其次,设计了转速有限时间控制和线速度滑模控制的轨迹跟踪控制律,并给出了考虑运动受限作用下的控制律修正表达式；最后,基于MATLAB对所提控制律进行仿真,对比分析了不考虑运动受限情况下跟踪控制效果;结果表明,设计的跟踪控制律能够实现履带式移动机器人对圆轨迹的有效跟踪,且考虑运动受限作用的控制律更加符合实际;文章研究分析了运动受限作用对于移动机器人轨迹跟踪控制的影响,分析结果对其他移动机器人的运动控制研究具有参考价值。     

无人机视频运动目标实时检测及跟踪

对无人机拍摄视频中的地面运动目标提出一种实时检测跟踪算法。该算法利用特征点的对应关系将图像对配准,再对配准图像进行变化检测,根据变化和运动信息检测目标并消除虚警,将检测与跟踪相结合,对目标跟踪失效的情况,能重新正确定位目标,从而获取目标的完整运动轨迹。采用无人机拍摄的地面车辆图像的测试结果表明,算法能有效检测跟踪运动目标,并能达到25 f/s以上的实时处理速度。     

Dim moving target tracking algorithm based on particle discriminative sparse representation

The small dim moving target usually submerged in strong noise, and its motion observability is debased by numerous false alarms for low signal-to-noise ratio (SNR). A target tracking algorithm based on particle filter and discriminative sparse representation is proposed in this paper to cope with the uncertainty of dim moving target tracking. The weight of every particle is the crucial factor to ensuring the accuracy of dim target tracking for particle filter (PF) that can achieve excellent performance even under the situation of non-linear and non-Gaussian motion. In discriminative over-complete dictionary constructed according to image sequence, the target dictionary describes target signal and the background dictionary embeds background clutter. The difference between target particle and background particle is enhanced to a great extent, and the weight of every particle is then measured by means of the residual after reconstruction using the prescribed number of target atoms and their corresponding coefficients. The movement state of dim moving target is then estimated and finally tracked by these weighted particles. Meanwhile, the subspace of over-complete dictionary is updated online by the stochastic estimation algorithm. Some experiments are induced and the experimental results show the proposed algorithm could improve the performance of moving target tracking by enhancing the consistency between the posteriori probability distribution and the moving target state.     

粒子区别性稀疏表征的小弱运动目标跟踪算法

评估每个粒子的重要性是确保粒子滤波法跟踪目标准确性的重要因素。针对背景杂波和噪声干扰形成的大量虚警导致小弱目标跟踪识别的随机性和不确定性问题, 提出了一种基于粒子区别性稀疏表征的小弱目标跟踪方法。该方法根据红外图像信号自适应构建分类超完备字典, 即反映目标信号特征的目标字典和表示背景杂波的背景字典, 有利于突出目标粒子和背景粒子在联合分类字典的稀疏表征差异程度;建立基于目标粒子和背景粒子稀疏重构残差差异性的粒子滤波观测模型, 采用随机估计法对字典子空间进行在线更新, 实现对目标状态估计与跟踪。理论分析和试验结果表明, 该方法增强了随机粒子的状态估计能力, 提升了粒子稀疏表征对小弱运动目标的适应能力和跟踪识别准确度。