【摘要】：為解決相關(guān)濾波器(CF)在跟蹤快速運動目標時存在跟蹤失敗的問題,提出一種結(jié)合了核相關(guān)濾波(KCF)跟蹤器和基于光流法的檢測器的長時核相關(guān)濾波(LKCF)跟蹤算法。首先,使用跟蹤器跟蹤目標,并計算所得跟蹤目標的峰值響應(yīng)強度(PSR);然后,通過比較峰值響應(yīng)強度(PSR)與經(jīng)驗閾值大小判斷目標是否跟蹤丟失,當目標跟蹤丟失時,在上一幀所得目標附近運用光流法檢測運動目標,得到目標在當前幀中的粗略位置;最后,在此粗略位置處再次運用跟蹤器得到精確位置。與核相關(guān)濾波(KCF)、跟蹤-學習-檢測(TLD)、壓縮跟蹤(CT)、時空上下文(STC)等4種跟蹤算法進行對比實驗,實驗結(jié)果表明,所提算法在距離精確度和成功率上都表現(xiàn)最優(yōu),且分別比核相關(guān)濾波(KCF)跟蹤算法高6.2個百分點和5.1個百分點,表明所提算法對跟蹤快速運動目標有很強的適應(yīng)能力。
【圖文】：

實驗參數(shù)再檢測模塊中，經(jīng)驗閾值T為6，高斯分布σ=i酠N，M、N分別為目標圖像塊的行、列像素數(shù)量。2．1LKCF與KCF對比實驗為說明CN顏色特征和再檢測機制對提高KCF跟蹤效果的作用，本文進行了對比實驗。現(xiàn)定義在KCF上只引入CN顏色特征的算法記為cKCF，只引入再檢測機制的算法記為rKCF，兩者都引入則為本文長時核相關(guān)濾波器(LKCF)。實驗使用OTB-50數(shù)據(jù)集［27］中的Deer視頻比較KCF、cKCF、rKCF及LKCF性能差異。首先繪制精確度圖，如圖1所示，并使用20個像素點時的精確度作為評價標準。其次，為直觀地呈現(xiàn)個算法的差異，還繪制了中心距離誤差圖，如圖2所示。圖1中心距離精確度Fig．1Centerdistanceprecision圖2中心距離誤差Fig．2Centerdistanceerror從圖1可以看出rKCF和LKCF的精度達到了100%，即在所有幀中，跟蹤目標的中心坐標與真實標定值之間的歐氏距離都小于20個像素值。KCF的距離精度達到了87%，cKCF為90%，只比KCF多3個百分點，相比而言，在KCF基礎(chǔ)上引入再檢測機制的rKCF則增加了13個百分點，可看出再檢測機制可以顯著提高跟蹤效果。從圖2可以觀察到，KCF和cKCF在25幀附近中心距離產(chǎn)生了巨大偏差，而rKCF和LKCF此時表現(xiàn)出色，具體從圖3可看出在24幀所有跟蹤器都能較準確跟蹤，在25幀KCF和cKCF跟蹤失敗，引入再檢測機制的rKCF和LKCF此時卻跟蹤成功，證明再檢測機制對提高跟蹤魯棒性的作用(注:圖3中目標框線型對應(yīng)圖1中各跟蹤器線型，圖3(a)中4個跟蹤框重合)。在圖2中55

5290．5230．3560．3640．3860．1730．3640．3700．1450．090Woman0．9970．9360．9380．9360．1910．1660．2040．1590．6150．258均值0．6510．5690．5890．5120．5760．5290．2840．2550．3440．233從表1中可看出，本文算法的距離精確度均值為0．651，成功率均值為0．569，是5種跟蹤算法中綜合表現(xiàn)最好的，，且分別比KCF高6．2個百分點和5．1個百分點。為更形象地表現(xiàn)測試結(jié)果，圖4、圖5分別給出了5種跟蹤算法在15組測試視頻中，在不同閾值下的距離精確度和成功率。圖45種跟蹤算法在不同閾值下的距離精度Fig．4DPof5trackingalgorithmsatdifferentthresholds圖55種跟蹤算法在不同閾值下的成功率Fig．5SＲof5trackingalgorithmsatdifferentthresholds表2為5種跟蹤算法在測試視頻序列上的運行速度對比結(jié)果，從結(jié)果可看出，本文提出的LKCF算法運行速度排名第4，與最快的789．5幀每秒尚有差距，但仍能滿足實時跟蹤要求。表25種跟蹤算法運行速度對比Tab．2Ｒunningspeedcomparisonof5trackingalgorithms算法平均每秒處理幀數(shù)算法平均每秒處理幀數(shù)LKCF49．3CT106．7KCF270．1STC798．5TLD38．83結(jié)語為解決基于相關(guān)濾波理論的跟蹤器在跟蹤快速運動目標時目標丟失問題，本文在核相關(guān)濾波(KCF)跟蹤算法的基礎(chǔ)上引入CN顏色特征及基于光流法的再檢測機制，提出了一種長時核相關(guān)濾波(LKCF)跟蹤算法，該算法可在目標跟蹤丟失時重新獲得目標并繼續(xù)跟蹤。實驗表明，本文算法在距離精確度均值和準確度均值分別比KCF跟蹤算法高6．2、5．7個百分點，與近年來4個優(yōu)秀算法比較，在跟蹤快速運動目標時魯棒性最好，能滿足實時跟蹤?

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本文編號：2573658