TLD目标跟踪算法的改进研究

发布时间：2017-09-15 01:29

  本文关键词：TLD目标跟踪算法的改进研究

  更多相关文章： 目标跟踪 遮挡 形变 光照变化 实时性

【摘要】：视频目标跟踪技术是计算机视觉领域的重点研究方向之一,在军事和民用领域得到了广泛的应用,比如导弹制导,智能交通,安防监控及医学图像等诸多领域,因此,对视频目标跟踪技术的研究有着重要的经济价值和广泛的应用前景。视频目标跟踪技术在近三十年得到了快速的发展,但能长时间可靠地对运动目标进行跟踪的技术还远未成熟。TLD跟踪算法是一种能长时间对目标进行跟踪的算法,然而,该算法在遇到目标遮挡、形变、光照变化以及目标数量较多等情况时,就不能对目标进行很好地跟踪。本文对TLD跟踪算法进行了深入分析,并对其在应对遮挡、形变、光照变化的不足和实时性较差等问题,提出了相应的改进措施,主要有以下几个方面:(1)提出了一种TLD跟踪算法与卡尔曼滤波相结合的跟踪算法。该算法主要是解决单目标出现遮挡导致跟踪失败的问题。当正常跟踪时,利用TLD跟踪下一帧的状态作为观测值更新卡尔曼滤波器;当目标出现遮挡时,利用卡尔曼预测的下一帧状态作为观测值更新TLD跟踪算法。(2)提出一种TLD跟踪算法与尺度自适应meanshift相结合的跟踪算法。该方法主要是解决单目标出现形变导致跟踪失败的问题。通过TLD跟踪算法动态调整尺度自适应meanshift算法的迭代起始点,之后,利用尺度自适应meanshift为TLD跟踪算法提供更新模板。(3)提出一种改进的TLD多目标跟踪算法。该算法分别对TLD模型中的检测器和跟踪器进行了改进。对检测器的改进主要体现在通过提升检测器的检测效率和降低算法的运算量,来提高跟踪的实时性。对跟踪器的改进主要是对它所采用的LK光流法进行改进,解决LK光流法不能对大幅运动的目标和光流场变化的目标进行很好跟踪的问题。通过一系列的实验仿真,结果表明,本文的算法改善了TLD单目标跟踪过程中目标出现遮挡或形变导致跟踪失败的问题,以及TLD多目标跟踪实时性差和不能很好跟踪大幅运动目标的问题。
【关键词】：目标跟踪 遮挡 形变 光照变化 实时性
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 目标跟踪方法分类12
• 1.4 本文的主要研究内容12-14
• 第2章 TLD跟踪算法介绍14-24
• 2.1 TLD总体架构介绍14-15
• 2.2 检测器部分15-18
• 2.2.1 方差滤波器16
• 2.2.2 集成分类器16-17
• 2.2.3 最邻近分类器17-18
• 2.3 跟踪器部分18-19
• 2.4 学习模块19-21
• 2.5 TLD跟踪算法的评价指标21
• 2.6 TLD算法的流程21-23
• 2.7 本章小结23-24
• 第3章 TLD架构下的单目标跟踪算法24-45
• 3.1 常见的单目标跟踪方法24-25
• 3.1.1 点跟踪24-25
• 3.1.2 核跟踪25
• 3.1.3 剪影跟踪25
• 3.2 TLD单目标跟踪的遮挡问题25-30
• 3.2.1 卡尔曼滤波器26
• 3.2.2 卡尔曼滤波原理26-29
• 3.2.3 TLD与卡尔曼滤波的结合29-30
• 3.3 TLD单目标跟踪的形变问题研究30-39
• 3.3.1 meanshift跟踪30-31
• 3.3.2 meanshift跟踪算法描述31-34
• 3.3.3 目标尺度的自适应研究34-38
• 3.3.4 TLD与尺度自适应meanshift跟踪相结合38-39
• 3.4 实验结果及分析39-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 TLD多目标跟踪算法研究45-61
• 4.1 多目标跟踪基础45-47
• 4.1.1 目标特征提取45
• 4.1.2 关联匹配45-46
• 4.1.3 多目标跟踪的一般步骤46
• 4.1.4 多目标跟踪一般方法46-47
• 4.2 TLD多目标跟踪实时性问题研究47-50
• 4.2.1 适用于TLD多目标跟踪的检测器47-48
• 4.2.2 决策树48-49
• 4.2.3 改进的随机森林49-50
• 4.3 跟踪模块改进50-55
• 4.3.1 LK光流法50
• 4.3.2 LK算法原理50-52
• 4.3.3 LK方法的金字塔改进52-53
• 4.3.4 前后光流估计算法53-55
• 4.4 改进的TLD多目标跟踪方法55-58
• 4.4.1 TLD多目标跟踪架构55-56
• 4.4.2 改进的TLD多目标跟踪算法实现56-58
• 4.5 实验结果及分析58-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 目标跟踪软件的开发61-67
• 5.1 开发环境介绍61
• 5.2 系统软件简介61-63
• 5.2.1 系统软件模块61-62
• 5.2.2 编程简介62-63
• 5.3 软件系统平台界面及功能展示63-67
• 5.3.1 软件界面63
• 5.3.2 运动目标检测演示63-64
• 5.3.3 TLD单目标跟踪演示64-65
• 5.3.4 TLD多目标演示65-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 工作展望68-69
• 参考文献69-73
• 发表论文及参加科研情况说明73-74
• 致谢74-75

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