基于核函数的目标跟踪算法研究

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1、分类号：TP39110710-2013032001博士学位论文基于核函数的目标跟踪算法研究田浩导师姓名职称巨永锋教授申请学位类别博士学科专业名称交通信息工程及控制论文提交日期2016年3月30日论文答辩日期2016年6月17日学位授予单位长安大学ReaserchonKernelBasedTargetTrackingAlgorithmAThesisSubmittedfortheDegreeofDoctorCandidate:TianHaoSupervisor:Prof.JuYongfengChang’anUniversityXi’an,China论义独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文

2、是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中Ｗ明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：巧；畫２口／《年＾月＾７曰论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学校、。学校享有任何方式发表、复制公开阅览、借阅及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作

3、者签名：巧造年６月／Ｚ０／６７日导师签名；年＾月日７＾摘要目标跟踪是一个经典的计算机视觉问题，在机器人、监控系统和辅助驾驶等许多领域有着重要的应用。目标跟踪的任务就是跟踪视频序列中的一个目标或多个目标，其中目标可以是视频图像中任何感兴趣的对象。虽然目标跟踪技术在过去的几年里已经取得了重大的进展，但是由于目标外形变化、遮挡和背景干扰等复杂因素的影响，目前目标跟踪仍旧是一个复杂的开放性研究课题。本文研究改进了基于核函数的均值漂移(meanshift，简称MS)目标跟踪算法；并提出了一种基于核函数的扩展多通道关联滤波器(expandedmulti-channelcorrelationf

4、ilter，简称EMCCF)目标跟踪算法。论文的主要研究工作和成果如下：(1)针对目标非线性运动时的遮挡问题，提出了基于交叉-区间(cross-bin)颜色直方图和全局搜索机制的MS算法。首先利用cross-bin颜色直方图代替传统的区间-区间(bin-bin)颜色直方图表示目标特征，提高跟踪精度；当目标受到严重遮挡丢失后，通过一种尺度变化的搜索机制，在全局范围内搜索目标位置，提高抗遮挡能力。(2)针对一般的线性运动目标短时间遮挡问题，提出将两层卡尔曼滤波(kalmanfilter，简称KF)框架融入融合矫正背景权重直方图(correctedbackground-weightedhistog

5、ram，简称CBWH)的MS。首先通过运动学方程建立第一层的数学模型，利用巴氏系数、滤波器噪声与跟踪结果之间的关系，自适应地调整跟踪结果，减少遮挡的影响；然后对目标模板直方图中的每个非零元素进行第二层滤波，通过动态变化的滤波残差和巴氏系数，实时调整更新滤波器中的各项参数，得到滤波后的目标模板，减少特征变化的影响。(3)提出了扩展多通道关联滤波器(expandedmulti-channelcorrelationfilter，简称EMCCF)目标跟踪算法。利用岭回归分类器和关联滤波器(correlationfilter，简称CF)间的关系，在多通道关联滤波器(multi-channelcorre

6、lationfilter，简称MCCF)的基础上，通过核函数岭回归在时域建立EMCCF的数学模型并进行求解，解决了MCCF仅存在一种计算量大的线性最优解，只适用于离线目标检测，而不适用于在线目标跟踪的不足。关键词：目标跟踪；核函数；颜色直方图；卡尔曼滤波；关联滤波器iAbstractTargettrackingisaclassicalcomputervisionproblemwithmanyimportantapplicationsareassuchasrobotics,surveillanceanddriverassistance.Thetaskistofollowatargetormul

7、titargetsinavideosequenceandthetargetcanbeanyobjectofinteres.Thoughsignificantprogresshasbeenmadeinthelastfewyearsintargettracking,theinterferenceofthetargetshapechanges,occlusion,backgroundandotherfactorsl