复杂场景下单目标视觉跟踪算法研究-信息与通信工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 A Dissertation Submitted for the Degree of Master The Research of Single-target Visual Tracking Algorithms in Complex Scenes By Yang Xun Hefei University of Technology Hefei, Anhui, P.R.China April, 2014 摘 要 目标跟 踪是智能视 频 监控系 统的重 要组 成 部分， 是计算 机视 觉 领域的 热门 研究方 向。目 标跟 踪 在城市 安全监 控、 导弹制导 、城市 交通 、 银行监控和娱乐 等方面 都有相 应的 应 用，具 有 良好 的市 场 应用前景。尽 管相 关 研究者 对目标跟 踪的研究 时间已经接近 30 年 之久，但 是现实跟踪场 景往往 比较 复杂，存在 着目 标遮挡 、光线 突变 、 目标形 变、尺 度变 化 等等复 杂干扰 ，到 目 前 为止 ，研究者 仍然没 有设计 出一 种 可以 适 应复杂 跟踪 场 景的快 速、鲁 棒和 高 精度的 目标跟踪 算法。 本文分 析了 当 前目标 跟踪研 究的 现 状，分 别提出 两种 复杂场景 下基于视 觉的单目 标跟踪 算法 。 （1）近年 来，基于 稀疏表示的 生成式 跟踪 算法受到 领域内 研究 者的广泛 关 注，大 量基于 稀疏 表 示的跟 踪算法 被提 出 ， 然而 ，该类 算法 都 存在一 个通病： 由于每一 帧大量 求解 l1 正则化所带来 的算 法时效性 低下问 题， 严重制约 了跟踪 算法的工 程推广 。本文在第三 章提出 了一 种基于 l2 范数最小 化 的实时跟 踪算法 ， 对目标 模板进行正交化，去 除模板 之间 的 冗余性 ，构成 正交 子 空间用 于对目标 进行重构 ，通过 l2 范数最小化 对目标 表示 模型进行 求解 ， 并引 入一个阈 值参数 对重构误 差进行 分解 ，建立更 为 鲁棒 的观 测模型。 整个 算法快 速且有效 ； （2）当前的 目标跟 踪 算法主要 分为两 类 ：生成式和 判别式 ，二 者皆存在各 自的缺 点。生 成式 跟 踪算法 对目标 外观 表示能力 较强， 但缺乏 利用背 景信息； 判别式 跟踪算 法， 虽然将目 标背景 和前 景 都融合 入模型 中， 但 对目标 的重构能 力较差 。针对 该问 题 ，本文 在第四 章提出 一种生 成式跟 踪和 判 别式跟 踪相结合 的协同跟 踪算法 ，将 两类跟踪 算法的 优势 进行互补 ； 本文对 所提出 的两 种 跟踪算 法 在大 量数 据 集中进 行实验 ， 并 与 近几年 多种 知名的 跟踪算 法进行 对比， 定量和 定性 的 实验分 析显示 ，两 种 算法均 能有效地 对目标进 行持续、准 确地跟踪，可以较 好 地克服复 杂场景 下所 存在的目 标遮挡 、 尺度变化 、光线 突变 以及位姿 变化等 复杂 干扰。 关键词： 目标跟踪； 粒子滤波 ；稀疏 表示 ；l1 范数最小化 ；l2 范数最小 化 ABSTRACT Object tracking is an important part of intelligent video surveillance system, which is a hot research topic in computer vision field. Object tracking has the good market application prospect and has been applied for city security surveillance, missile-guidance, city transportation, bank surveillance and entertainment. Although visual tracking has been studied for over thirty years, the difficulties such as occlusion, scale change, and illumination change that exist in complex scenes make it very challenging to design a robust, fast, and accurate tracking method. In this dissertation, I analyze the research status of object tracking and propose two visual based single-targe