基于目标运动信息及自适应特征选择的视觉跟踪算法研究

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视觉目标跟踪是计算机视觉领域最基本的问题之一。近些年视觉目标跟踪领域取得了很大的进展,一些优秀的跟踪算法极大地提升了跟踪的效果。但是,由于跟踪过程中存在着许多复杂场景,例如跟踪过程中目标被遮挡、目标快速运动等,视觉目标跟踪领域仍然存在着巨大挑战。跟踪正确率和跟踪速度是评价跟踪算法的两个重要指标,本文提出的方法旨在提高跟踪算法的正确率和速度。
  在目标跟踪任务中,特征是影响跟踪算法性能的重要因素。当前,大量算法使用表达能力较强的特征,如纹理特征、颜色特征,代替早期使用的灰度特征,提升了算法的跟踪效果。然而,这些特征忽略了目标跟踪过程中另一种重要的线索:目标的运动信息。跟踪过程中目标运动在时序上并非独立,相邻帧之间的目标运动存在着联系。因此,本文提出使用运动目标检测的方法获取到目标的运动信息,将该信息作为一种特征引入到相关滤波跟踪框架中,结合目标的表观特征进行跟踪,同时根据运动特征获取的特点设计出适用于运动特征的跟踪算法,从而提升跟踪效果。
  深度特征由于其强大的表征能力能够提高算法的跟踪正确率,但是深度特征复杂的计算过程会降低算法的跟踪速度。通过研究跟踪过程发现,大多数帧中目标与背景区别明显、相邻帧间的目标变化幅度小、目标运动轨迹光滑,本文称其为简单帧,反之称为困难帧。根据这一现象,本文提出自适应特征选择机制,对于简单帧,使用简单的人工特征,如颜色特征、纹理特征、运动特征等就可以准确高效地跟踪到目标;对于困难帧,使用复杂耗时的深度特征,提高算法的跟踪正确率。并行保留两条跟踪路线,使用置信度作为特征选择的标准,确保在跟踪过程中跟踪器能够选用合适的特征,从而达到兼顾算法的正确率和速度的目的。
  本文在OTB100和VOT2016两个测试集上进行实验和分析,验证所提出方法的性能。实验结果表明,本文提出的两个方法均能提高跟踪正确率,同时能够保持较高的跟踪速度,达到了兼顾正确率和速度的效果。
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