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视觉跟踪中,如何构建一种能够适应目标表观特征变化的目标模型是增强算法跟踪精度和稳定性的关键之一.本文提出利用跟踪区域内像素的初始分类标记来构建目标的局部分块模型,并在贝叶斯理论框架下提出了基于局部分块学习的在线视觉跟踪算法.首先,利用标定的初始跟踪区域构建目标的局部分块模型;然后,在当前跟踪区域中通过局部分块学习和贝叶斯估计确定当前帧的跟踪结果;最后,利用特征聚类对局部分块模型进行更新.实验结果表明:所提算法对目标表观变化的适应性明显增强,跟踪精度和稳定性较近年来的同类算法均有一定提高.
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基于局部分块学习的在线视觉跟踪
余旺盛
1
,田孝华
1
,侯志强
1
,查宇飞
2
(
1.
空军工程大学信息与导航学院,陕西西安
710077
;
2.
空军工程大学航天航空工程学院,陕西西安
710038
)
摘 要: 视觉跟踪中,如何构建一种能够适应目标表观特征变化的目标模型是增强算法跟踪精度和稳定性的关
键之一
.
本文提出利用跟踪区域内像素的初始分类标记来构建目标的局部分块模型,并在贝叶斯理论框架下提出了基
于局部分块学习的在线视觉跟踪算法
.
首先,利用标定的初始跟踪区域构建目标的局部分块模型;然后,在当前跟踪区
域中通过局部分块学习和贝叶斯估计确定当前帧的跟踪结果;最后,利用特征聚类对局部分块模型进行更新
.
实验结
果表明:所提算法对目标表观变化的适应性明显增强,跟踪精度和稳定性较近年来的同类算法均有一定提高
.
关键词: 视觉跟踪;局部分块模型;贝叶斯估计;模型更新
中图分类号:
TP39141
文献标识码:
A
文章编号:
03722112
(
2015
)
01007405
电子学报
URL
:
http
:
//www.ejournal.org.cn DOI
:
10.3969/j.issn.03722112.2015.01.012
OnlineVisualTrackingBasedonLocalPatchLearning
YUWangsheng
1
,
TIANXiaohua
1
,
HOUZhiqiang
1
,
ZHAYufei
2
(
1.InformationandNavigationCollege
,
AirForceEngineeringUniversity
,
Xi
’
an
,
Shaanxi710077
,
China
;
2.AeronauticsandAstronauticsEngineeringCollege
,
AirForceEngineeringUniversity
,
Xi
’
an
,
Shaanxi710038
,
China
)
Abstract
:
Invisualtracking
,
howtoconstructanobjectmodeltocopewiththeappearancechangeisoneofthekeyprob
lemstoimprovetrackingprecisionandstability.Toresolvethisproblem
,
thispaperproposestoconstructalocalpatchmodelusing
theinitiallabelsofthepixelsintrackingarea
,
andproposesanonlinevisualtrackingalgorithmbasedonlocalpatchlearningunder
theframeworkofBayesiantheory.Thedetailedoperationisasfollows.Firstly
,
itconstructsthelocalpatchmodelaccordingtothe
initializedtrackingarea.Then
,
itutilizestheobjectmodeltolearnthelocalpatchesincurrenttrackingareaandestimatesthecurrent
stateviaBayesestimation.Finally
,
itupdatesthelocalpatchmodelbyfeatureclustering.Theexperimentresultsindicatethatthe
proposedalgorithm obtainsadistinctimprovementincopingwithappearancechange
,
andexceedstherecentlocalpatchbased
trackersinbothtrackingprecisionandstability.
Keywords
:
visualtracking
;
localpatchmodel
;
Bayesestimation
;
modelupdate
1
引言
随着计算机视觉和多媒体技术的不断发展,视觉跟
踪技术逐渐应用于许多民用和军用领域
.
由于在增强人
工智能和提高生产效率等方面的潜在优势,视觉跟踪理
论研究已经成为学者们关注的热点问题
.
在实际应用场
合中,跟踪系统对算法跟踪的精度和稳定性提出了较高
的要求
.
然而,当被跟踪目标的表观特征发生较大变化
时,跟踪算法的某些性能往往达不到跟踪系统的要求
.
此时,如何构建能够适应复杂表观变化的目标模型是解
决问题的关键
.
早期的跟踪算法
[
1
]
直接利用模板进行跟
踪,对目标的尺度、旋转和形变比较敏感
.
文献[
2
]研究
了模板跟踪过程中的模板更新问题
.
在模板跟踪的基础
上,文献[
3
]利用区域颜色直方图构建目标表观模型,增
强了算法对目标尺度、旋转以及形变的鲁棒性
.
文献[
4
]
也采用颜色直方图作为目标模型,并结合粒子滤波完成
目标跟踪
.
文献[
5
]研究了基于特征子空间的模型构建
方法,增强了算法对目标表观特征变化的适应性
.
近年
来,稀疏表示
[
6
]
成功应用于视觉跟踪算法中,其将视频
图像投影到稀疏的特征空间中,用尽可能少的系数来描
述目标的主要信息,增强了算法对目标遮挡、形变等的
适应性
.
局部分块模型
[
7
]
通过目标的局部分块来增强算
法对遮挡变化的适应性,但并未改变跟踪算法对目标其
他表观变化的敏感性
.
文献[
8
]提出一种基于局部动态
分块的表观模型,增强了算法对目标尺度、旋转以及形
变的鲁棒性
.
收稿日期:
20131023
;修回日期:
20140410
;责任编辑:李勇锋
基金项目:国家自然科学基金(
No.61175029
,
No.61203268
)
第
1
期
2015
年
1
月
电 子 学 报
ACTAELECTRONICASINICA
Vol.43 No.1
Jan. 2015
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weixin_38637983
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