复杂干扰场景下的运动目标检测与跟踪算法研究

来源 :江南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wq446395427
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
运动目标检测与跟踪技术作为计算机视觉领域重要研究方向之一,其被广泛应用于智能监控、交通系统和人机交互等多个领域。而在实际的应用场景中,往往存在动态背景、光照变化、遮挡、尺度变化和快速运动等复杂干扰的影响,给运动目标的检测与跟踪产生巨大的困难和挑战。本文针对鬼影及阴影的消除方法、特征融合方法和模型更新策略进行研究,具体研究工作如下:(1)针对视觉背景提取(Visual Background Extractor,ViBe)算法在运动目标检测过程中存在鬼影及阴影问题,提出一种消除鬼影及阴影的改进ViBe运动目标检测算法。针对存在的鬼影问题,提出一种根据欧氏距离及Tanimoto系数计算前景-邻域背景像素灰度直方图相似性的方法来检测及消除鬼影区域,并利用鬼影区域的像素值更新背景模型加快后续帧检测过程中鬼影的消除。针对存在的阴影问题,在YCbCr颜色空间初步确定阴影区域,再对阴影区域图像建立混合高斯阴影模型的方法来进一步检测并消除阴影。通过仿真实验结果表明,改进算法能够有效并快速的消除ViBe算法在运动目标检测中存在的鬼影及阴影问题,算法平均检测速度为29.8 FPS,能够满足实时跟踪的要求。(2)针对核相关滤波(Kernelized Correlation Filter,KCF)算法采用单一特征不能充分的表示目标,以及线性插值的模型更新方法易将错误的目标表现信息引入到模型中,提出了一种特征融合的模型自适应核相关滤波目标跟踪算法。该算法根据响应图峰值旁瓣比与峰值的乘积和相邻帧之间响应差值两个指标,对方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)和颜色名(Color Names,CN)特征响应图进行自适应融合。为了解决线性插值的模型更新方法存在的问题,提出了一种模型自适应更新机制,根据目标跟踪置信度确定模型更新状态,进而对模型进行自适应更新。通过在OTB-2013数据集上仿真实验结果表明,改进算法跟踪精度与成功率得到较大提高,跟踪精度为0.822、成功率为0.596,算法平均跟踪速度为28.6 FPS,能够满足实时跟踪的要求。(3)针对Siam RPN算法易受相似物体干扰及缺乏模型在线更新问题,提出了一种融合注意力机制与模型自适应的Siam RPN目标跟踪算法。该算法在离线训练过程中,通过增加训练样本中正样本对种类及负样本对,并引入特征空间注意力机制,来提高训练模型对运动目标和背景中相似物体的判别能力。在在线跟踪过程中,提出了模型在线自适应更新机制,通过计算目标模板特征向量和跟踪目标特征向量的余弦值作为跟踪置信度指标,来判断当前帧模型更新状态,进而对模型进行在线自适应更新。通过在OTB数据集上仿真实验结果表明,改进算法极大的提高了算法综合性能,跟踪精度为0.891、成功率为0.670,算法平均跟踪速度为36.8 FPS,能够满足实时跟踪的要求。
其他文献
纺织品是日常使用及消耗较多的日用品之一,每年都有大量的纺织品被消耗。存在缺陷的纺织品,其价格和使用体验都会受到较大的影响。目前,国内纺织品缺陷检测主要是由人工完成,然而人工检测存在测速度慢、可靠性低和易受主观因素影响等问题。基于机器视觉的缺陷检测方法恰好能有效解决这些问题,故本文针对基于机器视觉的网孔织物缺陷检测系统进行了研究,主要研究内容包含:(1)网孔织物缺陷检测系统搭建。为了保证检测系统采集
目的:放射治疗(Radiotherapy,RT)是癌症的主要治疗方法之一,在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)的治疗中具有重要地位。有研究发现,亚致死剂量照射可以促进后代存活肿瘤细胞的侵袭和转移,其机理可能与肿瘤微环境密切相关。因此,我们研究了亚致死剂量照射后HCC中肝非实质细胞(non-parenchyma cells,NPCs)对HCC细胞转移能力的影响及其机
甲状腺未分化癌(Anaplastic thyroid carcinoma,ATC)是甲状腺癌中恶性程度最高的病理亚型,因其抵抗凋亡和DNA损伤,导致化疗药物对ATC患者无效。同时,由于在发展过程中的逐步失分化,ATC细胞中碘代谢基因发生异常甲基化而表达降低,几乎完全丧失了摄取放射性碘的能力,导致ATC患者对放疗不敏感。在基础和临床研究中,诱导肿瘤细胞发生死亡和重分化是治疗ATC的重要机制。食物成分
高性能、低功耗、高可靠已成为微处理器的发展趋势。一方面,高性能始终是微处理器设计的主要研究方向;另一方面,低功耗和高可靠设计方法会对微处理器造成一定的性能损失,如何以更少的时序代价实现低功耗和高可靠设计,也成为了微处理设计中的关键问题。近年来,开源免费的RISC-V指令集受到了学界和业界的广泛关注。研究面向RISC-V微处理器的性能优化方法,具有重要的工程实践意义。本文以基于RISC-V指令集的R
背景:结直肠癌(CRC)是人类常见的消化道恶性肿瘤,每年都有较高的发病率和病死率,特别是在中国,随着人民生活水平的提高,饮食结构发生了重大变化,CRC的发病率呈逐年上升趋势,严重损害患者的健康与生命。共刺激分子B7-H3是免疫检查点蛋白之一,在多种肿瘤类型组织中广泛过表达,与患者不良预后相关。吡咯-5-羧酸还原酶1(PYCR1)是一种线粒体酶,也是参与脯氨酸合成的关键酶,研究显示其在CRC患者组织
高脂饮食是前列腺癌发展的重要危险因素。棕榈酸是膳食脂肪酸中最常见的饱和脂肪酸,也是脂肪酸合成酶(Fatty acid synthase,FASN)的主要终产物。已有许多研究表明,FASN在多种癌症中呈高表达,而FASN表达水平的增高会导致体内合成脂肪酸增多。有研究报道称,肿瘤细胞的增殖依赖于内源性的脂肪酸合成。然而,富含棕榈酸饮食对前列腺癌发生发展的影响少有报道。因此,本文旨在研究富含棕榈酸饮食在
计算机视觉是计算机领域研究的重要分支,一直以来倍受学者、专家关注。其中机器视觉中的单目标跟踪方向,由于其在实际生活中被广泛应用,一直以来成为被研究的热点。目标跟踪任务因其跟踪的目标本身的不确定性以及其跟踪环境的复杂性,会面对诸如目标遮挡、尺寸变化、运动模糊以及长时间跟踪等问题。因其应用场景的复杂性,这就要求跟踪算法有较强的环境适应能力,即良好的鲁棒性。本文针对目标跟踪面对的难题,提出一系列的解决方
随着社会各方的需求、信息化的推进以及计算机视觉的发展,微表情识别领域得到了越来越多的关注,研究人员对其所进行的研究越来越深入。在商务谈判、刑事审讯、心理治疗等场合中人们会有意无意的隐藏自己的真实情绪以此来达到他们的目的,微表情是人类的肌肉语言,在此类情况下使用微表情识别的结果作为判断依据,可靠性则会大大提升。微表情区别于寻常宏表情的显著特点:(1)持续时间短(1/25-1/5秒);(2)肌肉运动幅
视觉目标跟踪是计算机视觉领域的一个重要分支,在智能视频监控、无人驾驶、人机交互等多个领域有着重要应用。本课题的研究内容是单目标跟踪,表现形式为在第一帧提供待跟踪的任意单个物体,在接下来的图像序列中,跟踪算法应当准确、实时地预测目标的位置。由于第一帧提供的信息有限,不足以应对后续跟踪场景的复杂性与多变性,同时,跟踪器的速度要满足实时性,这些难点使得视觉目标跟踪一直是一个极具挑战性的任务。如何设计一个
图像融合是将在同一场景下,通过不同传感器获得的图像综合成一幅新的图像,使得融合图像具有更丰富的细节信息,对场景内的所有物体都能够清晰的识别,从而便于后续进一步的图像处理和分析。随着对图像融合领域的深入研究,图像处理的手段越来越丰富。以曲波变换、轮廓波变换、剪切波变换、非下采样剪切波变换(Non-Subsampled Shearlet Transform,NSST)等为例的多尺度变换工具能够对图像进