基于局部稀疏表示模型的在线字典学习跟踪算法研究

【摘要】视觉跟踪是计算机视觉领域内的重要问题,它在人机交互、认知系统、视频监控等领域具有广阔的应用前景。虽然人们对该领域进行了广泛的研究,但在实际目标跟踪过程中还会遇到遮挡、形变等挑战性问题。因此,视觉跟踪的研究具有很高的实用价值和现实意义。本文在现有计算机视觉跟踪算法的基础上提出了基于局部稀疏表示模型的在线字典学习跟踪算法。首先,本文提出了一种局部稀疏表示模型来获取目标的局部信息,首先对目标进行分块,然后对每个局部小块独立构造其稀疏字典,并通过计算候选区域中每个小块与目标模板对应块的相似度,获得每个局部小块在目标图像中的投票图,再把所有局部投票图结合起来,得到一张描述目标全局情况的综合投票图,从而获得目标位置的最佳估计。其次,传统的模板更新策略根据权值动态更新字典中权值最小的一列,并不能保证替换后的字典只需少量原子就可以重构当前目标,这点直接影响求解系数的稀疏性。本文将字典学习理论引入到模板更新策略中,使用目标近期的跟踪结果作为训练集,自适应地学习目标字典,从而保证获取到的字典对目标维持高度描述性。最后,字典学习部分需要进行大量矩阵运算,对于这类高并行度的运算,本文考虑使用GPU作为计算资源,在CUDA架构下与CPU结合,根据需要将合适的计算类型放在相应的计算资源上,实现资源的合理分配。实验结果表明,本文所提出的方法与各种流行跟踪算法相比稳定可靠且具有良好的抗遮挡性,在海上红外目标和较高难度的公用图像序列上取得良好跟踪效果。同时,使用GPU对字典学习中的矩阵运算进行并行化处理,可以大幅度提高算法运行效率,达到优化算法的目的。
【作者】罗燕龙；
【导师】李翠华；
【作者基本信息】厦门大学，计算机系统结构，2014，硕士
【关键词】稀疏表示；目标跟踪；字典学习；

【参考文献】
[1]赵登峰.考虑应力路径的软土深基坑开挖分析及m值优化研究[D].宁波大学,结构工程,2014,硕士.
[2]江皇勇.石墨烯基负载有机小分子催化剂的构建及其性能研究[D].上海师范大学,2013.
[3]阳艺武,黄彩虹.我国竞技体育后备人才培养可持续发展的系统结构分析[J].首都体育学院学报,2015,02:151-155.
[4]钱淑香.地下结构多目标优化设计及CAD技术研究[D].合肥工业大学,2002.
[5]郑芳芳.树脂吸附去除水中抗生素的行为与机理[D].南京师范大学,环境科学,2012,硕士.
[6]陈伟,周晓阳,尚金成,余翔,王壬.竞争性电力市场中电价的多标度分形实证分析[J].电力系统自动化,2007,17:31-34.
[7]陈金燕.发作期癫痫脑电信号的自动检测方法研究[D].华东理工大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[8]徐轶君.石墨烯的低温等离子体制备及掺杂研究[D].苏州大学,2013.
[9]赖军.行政听证程序研究[D].四川大学,法律,2003,硕士.
[10]张沈习,陈楷,龙禹,程浩忠,李珂.基于混合蛙跳算法的分布式风电源规划[J].电力系统自动化,2013,13:76-82.
[11]王晨.亚低温对创伤性脑损伤患者免疫功能的影响[D].苏州大学,神经外科,2013,硕士.
[12]蔡伟妹.基于非致命的枪口速度控制技术研究[D].南京理工大学,武器系统与运用工程,2013,硕士.
[13]马爱梅.东莨菪碱对实验性大鼠惊厥阈值、惊厥行为及脑内部分神经递质的影响[D].山西医科大学,神经病学,2002,硕士.
[14]刘金花.Bi_2Te_3纳米结构块体材料制备及其性能研究[D].哈尔滨工业大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[15]刘建磊,马蒙,张勇,缴玉森.桩基承载力与其动刚度的关系[J].铁道建筑,2015,05:43-46.
[16]宋丽芳.清末时期我国初等小学地理教科书编写研究[D].首都师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[17]杨金岳.AT供电方式牵引网行波故障测距研究[D].华东交通大学,交通信息工程及控制,2013,硕士.
[18]赵卫东,李旗号,盛昭瀚.区间值属性不完全信息下的数据挖掘[J].系统工程理论方法应用,2001,02:136-139+149.
[19]谢硕.论我国动物保护立法的完善[D].河北经贸大学,法律,2013,硕士.
[20]王余峰.21世纪中国基础教育“以生为本”价值取向研究[D].东北师范大学,教育学原理,2012,硕士.
[21]刘楷.基于SIMD结构的高性能DSP处理器评测程序的优化与实现[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[22]钟文章.海底示踪气体原位自动检测系统远程控制软件的设计与实现[D].湖南师范大学,自然地理学,2014,硕士.
[23]李立.兔VX2肝癌动脉栓塞磁感应热疗的关键问题研究[D].中南大学,临床医学,2013,博士.
[24]李岩.河北省优先发展产业的选择[D].河北工业大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[25]陈勇.梅山铁矿上覆岩体塌陷与错动机理研究[D].西安建筑科技大学,采矿工程,2004,硕士.
[26]霍凤龙.古龙地区泥岩裂缝油藏成藏条件及地球物理特征研究[D].浙江大学,地质学,2012,硕士.
[27]冯研.高职院校贫困生救助体系及其优化研究[D].安徽大学,公共管理,2012,硕士.
[28]于晓玲.吉林油田红岗采油厂作业成本管理研究[D].吉林大学,会计,2014,硕士.
[29]李如伟.E3连接酶APC/C~(Cdh1)介导BRSK2通过泛素—蛋白酶体途径进行周期性降解[D].复旦大学,生化与分子生物学,2012,博士.
[30]司贺园.西北冰洋沉积物中的有孔虫组合及其古环境意义[D].中国地质大学（北京）,海洋地质,2013,硕士.
[31]牟晶晶.聚苯胺基电极材料的制备及其在超级电容器中的应用研究[D].西北师范大学,2014.
[32]汪俊卿.宇佐美曲霉木聚糖酶AusXyn10A的克隆表达及耐热性的改造研究[D].江南大学,发酵工程,2014,博士.
[33]周峰.证券公司非现场审计研究[D].厦门大学,工商管理（EMBA）,2014,硕士.
[34]艾毛毛.顺铂在喉癌肿瘤细胞转化为干细胞样肿瘤细胞中的机制研究[D].广州医科大学,耳鼻咽喉科学（专业学位）,2014,硕士.
[35]李杨.电子监管下药品生产管理研究[D].北京交通大学,2013.
[36]潘明钢.知件可插拔机制的研究与实现[D].湖南师范大学,计算机技术（专业学位）,2014,硕士.
[37]肖世焰.CMDB技术在农村信用社网络管理系统的应用[D].湖南大学,软件工程,2013,硕士.
[38]宋颖.高速车轮失圆对轮轨动力作用的影响及其监测方法研究[D].北京交通大学,2010.
[39]刘永佳.渭北地区水体中氟离子的去除技术研究[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[40]封江东.BOT特许经营期测算理论与方法研究[D].武汉理工大学,土木工程建造与管理,2013,硕士.
[41]侯俊国.土地整治对农村主要资源要素整合的影响[D].西南大学,土地资源管理,2013,硕士.
[42]过安琪.中国古代乐、画理论的同构研究[D].广西师范大学,中国古代文学,2014,博士.
[43]俞鲲.商业物流管理信息技术的研究与系统开发[D].重庆大学,仪器仪表,2003,硕士.
[44]徐晓彤.基于手机媒体自行车租赁系统的交互设计研究[D].北京印刷学院,设计艺术学,2013,硕士.
[45]董大鹏.中立型神经网络周期解的存在性研究[D].新疆大学,应用数学,2013,硕士.
[46]刘广枝.邹城市小学音乐教育现状调查及对策研究[D].鲁东大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[47]卢恺,韩宝明,鲁放.我国轨道交通机场线规划与运营主要问题探讨[J].城市轨道交通研究,2014,08:1-5.
[48]王珊.铬基复合氧化物的水热合成及表征[D].吉林大学,无机化学,2013,硕士.
[49]梁昌振.硅基薄膜的结构与光学性质[D].广西大学,理论物理,2004,硕士.
[50]杨帆.低位直肠癌保肛术诸因素分析及辅助治疗意义探讨[D].河北医科大学,肿瘤学,2013,硕士.