基于圖像特征的目標(biāo)跟蹤方法.pdf

1、目標(biāo)跟蹤是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的一個(gè)重要分支，它在視頻監(jiān)控、智能交通、人機(jī)交互、軍事偵察和機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航等領(lǐng)域中已得到廣泛的應(yīng)用，其目的是通過(guò)一定的相似性度量和匹配搜索算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的跟蹤和定位。盡管經(jīng)過(guò)多年的研究，已經(jīng)提出了許多目標(biāo)跟蹤算法，但是在目標(biāo)跟蹤技術(shù)中仍然存在當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)尺度變化、嚴(yán)重遮擋、旋轉(zhuǎn)和快速運(yùn)動(dòng)等復(fù)雜情況而導(dǎo)致跟蹤性能變差的問(wèn)題。因此，本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，將Mean Shift和SIFT算法結(jié)合起來(lái)，同時(shí)為了降低背景或噪

2、聲給特征提取的影響，引入了特征庫(kù)動(dòng)態(tài)更新策略，提出了一種基于特征庫(kù)動(dòng)態(tài)更新的Mean Shift和SIFT特征匹配相結(jié)合的目標(biāo)跟蹤方法。
　　首先，本文研究了目標(biāo)跟蹤中的經(jīng)典算法Mean Shift算法，而后研究了目標(biāo)跟蹤中較為熱門(mén)的Kalman濾波以及在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用。由于Mean Shift算法在處理跟蹤時(shí)以目標(biāo)區(qū)域和候選目標(biāo)區(qū)域的顏色直方圖為基礎(chǔ)對(duì)其進(jìn)行建模的，并且在跟蹤過(guò)程中Mean Shift算法的核函數(shù)窗口大小保持定

3、值，因此當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在跟蹤過(guò)程中出現(xiàn)較大尺度變化或者突然加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，僅僅采用Mean Shift算法無(wú)法有效地跟蹤上目標(biāo)。為了克服運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在發(fā)生快速運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠較好的跟蹤上目標(biāo)，本文還研究了將二者結(jié)合起來(lái)的目標(biāo)跟蹤方法。
　　其次，本文還概述了各種常用的點(diǎn)特征檢測(cè)算法。由于SIFT特征具有尺度、旋轉(zhuǎn)、仿射變換及光照變化的不變性，對(duì)噪聲抗性好，適用于快速準(zhǔn)確的特征匹配。因此，本文還研究了基于SIFT特征的目標(biāo)跟蹤算法。該算法在一定程度上

4、可以應(yīng)對(duì)目標(biāo)因尺度變換、光照、部分遮擋和噪聲等對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤的影響。但是當(dāng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)嚴(yán)重遮擋或者候選目標(biāo)區(qū)域中檢測(cè)到的特征點(diǎn)較少時(shí)，該算法可能會(huì)出現(xiàn)跟蹤誤差大甚至無(wú)法跟蹤目標(biāo)的問(wèn)題。因此，為了在這些復(fù)雜的情況下仍可得到較好的跟蹤結(jié)果，本文提出了一種將二者有效結(jié)合起來(lái)的目標(biāo)跟蹤方法。
　　最后，本文深入研究了基于Mean Shift和SIFT特征匹配相結(jié)合的目標(biāo)跟蹤方法。與傳統(tǒng)目標(biāo)跟蹤算法相比，該算法的優(yōu)點(diǎn)是首先，通過(guò)SIFT特征

5、匹配進(jìn)行初始定位，克服旋轉(zhuǎn)、縮放、遮擋等對(duì)目標(biāo)跟蹤的影響，然后利用Mean Shift精確定位，提高目標(biāo)定位精度；其次，為了保證特征提取與特征匹配的穩(wěn)定性，該算法還采用了特征庫(kù)動(dòng)態(tài)更新的SIFT特征匹配，大大提高了匹配的精度；最后，通過(guò)計(jì)算目標(biāo)的遮擋因子來(lái)確定目標(biāo)的跟蹤模式，如果遮擋因子大于閾值則進(jìn)入遮擋跟蹤模式，否則對(duì)模板和特征庫(kù)進(jìn)行更新，進(jìn)入下一幀的跟蹤。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對(duì)目標(biāo)的遮擋、快速運(yùn)動(dòng)及尺度變化等均具有較強(qiáng)的跟蹤適應(yīng)性。