應用顏色與光流特征的粒子濾波的視頻跟蹤

宋佳聲,戴樂陽(集美大學輪機工程學院,福建省船舶與海洋工程重點實驗室,福建廈門361021)

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應用顏色與光流特征的粒子濾波的視頻跟蹤

宋佳聲,戴樂陽
(集美大學輪機工程學院,福建省船舶與海洋工程重點實驗室,福建廈門361021)

摘要:在視頻跟蹤系統中,為了在連續幀的圖像空間中找到移動目標的坐標、速度、大小以及旋轉等狀態信息,并且為了克服單一特征表征造成的可分性差的問題,提出了在3層粒子框架下的基于顏色和運動特征的濾波算法.首先,分析并提出了目標候選模式和原型之間的顏色特征和光流特征的相似度測量方法.然后,通過首層位置粒子的衍生算法使得顏色與光流特征應用于不同層次的粒子中,從而解決了多特征測量的融合問題.實驗結果表明,本算法在無遮擋時能夠不丟失地跟蹤目標,正確地估計目標狀態,并據此自適應地調整跟蹤窗口的位置、大小和方向;在有遮擋時,算法能正確地預測目標位置并在目標重新出現后能夠及時捕捉目標繼續跟蹤;本算法的位置跟蹤的相對誤差精度約10%.

關鍵詞:目標跟蹤;粒子濾波;顏色模型;光流模型;層次粒子結構

基于視頻的目標跟蹤廣泛應用于軍事、交通管理和安防監控等領域.在20世紀60年代,貝葉斯理論被首次應用于隨機濾波理論之中[1].隨后,蒙特卡羅采樣方法的引入得到了粒子濾波,從而使得貝葉斯濾波能夠實現在線的參數或狀態估計[2].Doucet證明了粒子……