基于粒子滤波的多特征目标跟踪算法研究

【摘要】视频目标跟踪是计算机视觉研究领域的一个重要组成部分,它融合了模式识别、图像处理以及人工智能等诸多相关领域的知识,在民用和军事等领域得到了广泛应用。例如：智能监控、城市安防、人机交互、智能交通等。因此,众多专家学者针对目标跟踪开展了大量的研究工作,提出了许多优秀的算法。视频目标跟踪是从视频中提取感兴趣的目标信息的技术。其中,粒子滤波跟踪算法因其处理非高斯,非线性等优点被广泛应用。但粒子滤波存在粒子匮乏问题,单一的特征描述目标往往会不够全面,导致在复杂背景和光照变化的情况下的跟踪效果不佳。针对以上问题,本文主要围绕粒子滤波算法改进和多特征融合进行研究,以提高跟踪方法的鲁棒性和准确性等方面的性能。本文完成的主要工作如下：1.针对传统粒子滤波存在粒子匮乏和计算量大的缺点,提出了一种基于多特征融合的退火粒子滤波跟踪方法.用退火似然性抽样来取代简单的先验概率抽样,采用方向梯度和颜色相融合的特征在不同的退火层加权来产生权重功能函数.利用信息融合的思想,将退火用于粒子滤波中,明显改善了粒子滤波的性能。仿真实验表明,用该方法对在光照情况下和复杂背景下的运动目标进行跟踪,有较强的鲁棒性和较高的跟踪精度.2.针对单纯的基于颜色的跟踪方法在复杂背景下会导致跟踪失败的问题,本文提出一种基于粒子滤波的多特征融合跟踪算法。颜色特征是对跟踪目标的全局描述,而方向梯度特征描述目标轮廓和形状的优点,两个特征可以互相弥补,所以本文算法同时利用颜色特征和方向梯度来描述目标,在改进的粒子滤波框架下将目标颜色和方向梯度有机结合,并进行基于模糊逻辑的自适应更新。仿真结果表明,所采用的算法在实时性不变的前提下,可以显著提高抗背景干扰能力；即使在复杂场景下,也能具有良好的跟踪精度和鲁棒性。
【作者】佘万明；
【导师】李睿；
【作者基本信息】兰州理工大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】目标跟踪；粒子滤波；模糊逻辑；模拟退火；特征融合；

【参考文献】
[1]游冰.弹塑性分析在超限高层混合结构抗震性能设计中的应用[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[2]郑锦建.蒋冕《湘皋集》研究[D].广西师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[3]冷兴武.差异学说及其实践意义[J].系统辩证学学报.1995(01)
[4]梅继林,李健.甘肃省制造业绩效研究——基于DEA模型的实证[J].河西学院学报,2014,06:82-86.
[5]张蕾.外阴上皮内非瘤样病变的中西医研究进展[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[6]刘倩.基于贝叶斯统计的基因非编码区与模体识别问题研究[D].西安电子科技大学,应用数学,2014,博士.
[7]王羽寅,邓乾发,程兰,吕业成,袁巨龙.圆柱滚子柱面加工方法综述[J].轻工机械,2012,03:110-113.
[8]刘莉莉.党委票决制问题的研究[D].沈阳工业大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[9]杨倩.次全视网膜光凝与全视网膜光凝治疗糖尿病视网膜病变的对比研究以及影响光凝治疗效果的因素研究[D].广州医科大学,眼科学（专业学位）,2014,硕士.
[10]陶东娅.基于NiosⅡ的直流电机PWM调速系统设计[D].浙江工业大学,2009.
[11]李翠翠.企业内部营销的实施研究[D].河北经贸大学,企业管理,2014,硕士.
[12]吴伟康,凌云.三维叠后零相位同态反褶积[J].石油地球物理勘探,1995,06:749-756+848.
[13]荆晓亮.煤与瓦斯突出灾害信息模式识别与集成决策[D].辽宁工程技术大学,控制理论与控制工程,2012,硕士.
[14]马安.基于知识的协同CAPP系统若干关键技术研究[D].南京航空航天大学,2007.
[15]孔令伟,马祥君,汪洁,高海风,韩聚强.哺乳时间对女性乳房外形的影响[J].解放军医药杂志,2014,05:51-53.
[16]董凤芝.大型国有企业实施CRM对策研究[D].吉林大学,2004.
[17]贺川.长沙市土地利用变化及其对土地生态安全的影响研究[D].湖南师范大学,自然地理学,2014,硕士.
[18]代颖,崔淑梅,宋立伟.车用电机的有限元模态分析[J].中国电机工程学报,2011,09:100-104.
[19]刘海光.基于拉格朗日松弛的机组组合并行算法研究[D].中国电力科学研究院,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[20]郭瑞刚.SAR图像变化检测方法研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[21]JackielouNi(?)aR.Dellosa.菲律宾达沃华人社会：移民历史、生活与适应[D].厦门大学,国际关系,2014,硕士.
[22]刘海玲,封海舰.对道岔定位悬挂调整问题的浅析[J].中国铁路.2005(05)
[23]王鹏森.超声引导下经直肠前列腺穿刺活检6针法、10针法和12针法诊断前列腺癌的临床比较[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[24]娄雪儿.汉日同素逆序词的对比研究及相关词的教学建议[D].上海外国语大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[25]费丹旦.土地流转制度对农村集体经济组织运行机制的影响研究[D].华中科技大学,土地资源管理,2013,硕士.
[26]立早.“第三系小盆地石油物探技术报告会”在杭州举行[J].石油地球物理勘探,1990,03:377.
[27]朱懿灏.空气分级低NO_x燃烧技术在电厂的工程应用[D].清华大学,动力工程（专业学位）,2013,硕士.
[28]张晓京,王治宝,王秀峰.新技术在证券交易系统中的应用研究[J].计算机应用研究,2001,05:120-125.
[29]王玉霞.高职会展专业人才培养模式的研究[D].杭州师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[30]于婧媛.拉脱维亚汉语教学现状调查研究[D].吉林大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[31]褚菲,王福利,王小刚,董世建.多级离心压缩机防喘模型与防喘控制策略[J].控制与决策,2013,03:439-444+450.
[32]徐长明.电动车用电机损耗及温度分析[D].辽宁工业大学,车辆工程,2013,硕士.
[33]李冯刚.基于鞅分析的随机美式期权定价问题研究[D].哈尔滨理工大学,应用数学,2012,硕士.
[34]乔岚.胃泌素释放肽在神经母细胞瘤中对周期依赖激酶抑制因子p21与p27的不同调节[D].吉林大学,药物化学,2013,硕士.
[35]李洋洋.植物篱在南方丘陵山区坡耕地水土保持作用研究[D].安徽农业大学,生态学,2011,硕士.
[36]陈瑶.参照群体作用下大学生网络团购感知对购买意愿的影响[D].南京航空航天大学,企业管理,2013,硕士.
[37]李晨.泛在知识环境下的图书馆学科服务研究[D].南京航空航天大学,情报学,2013,硕士.
[38]梅蕾.P2P网络借贷平台运营模式研究[D].内蒙古大学,金融,2014,硕士.
[39]吕世妤.《汲古阁书跋》研究[D].东北师范大学,历史文献学,2012,硕士.
[40]彭慧.多速率线性网络编码的优化研究[D].燕山大学,电子与通信工程,2014,硕士.
[41]黎坚.泡沫硬化疗法与传统外科手术在治疗下肢静脉曲张的临床疗效对比研究[D].广西医科大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[42]李辉,孙宝文.信息技术条件下供应链商务风险及其管理[J].财贸经济,2003,10:63-68.
[43]岳秀华.苏州古典私家园林空间向心性研究[D].湖南师范大学,设计艺术学,2014,硕士.
[44]金术玲.Hough变换关键问题研究及其在航迹起始方法中的应用[D].西北工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[45]叶凤英.纳米TiO_2及其复合水溶胶的制备及在纺织品功能整理中的应用研究[D].上海工程技术大学,服装设计与工程,2014,硕士.
[46]张楠.退休中年女性休闲影响因素研究[D].湖南师范大学,旅游管理,2014,硕士.
[47]顾辰.公共空间视角下茶馆的复兴与功能变迁研究[D].苏州大学,社会学,2014,硕士.
[48]宋汉武.电站锅炉辅机的现状和发展方向[J].发电设备.1993(Z3)
[49]李琳琳.多目标差分算法及其在冗余机器人性能优化中的应用[D].哈尔滨理工大学,模式识别与智能系统,2012,硕士.
[50]于琳瑶.伦理视域下对当代中国食品安全问题的研究[D].沈阳师范大学,伦理学,2013,硕士.