一种健壮的目标多自由度Mean+Shift序列图像跟踪算法

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1、万方数据第11卷第5期2006年5月中国图象图形学报JournalofImageandGraphicsV01．11，No．5May，2006一种健壮的目标多自由度MeanShift序列图像跟踪算法贾静平柴艳妹赵荣椿(西北工业大学计算机学院，西安710072)摘要鉴于现有的MeanShift跟踪方法都是使用单一半径参数来描述目标大小变化，且每个目标仅有位置和尺寸两个自由度，因而不能适应复杂的目标运动情况。针对该问题，首先提出了一种新的MeanShift跟踪方法，由于该方法是通过引入带宽矩阵来描述目标尺寸，因此能够在水平和垂直两个方向上独立描述目标的大小变化，并通过加入目标倾角，

2、使得目标旋转运动得以很好描述；然后借鉴了三步搜索的思想，提出了一种快速搜索策略，以解决目标遮挡问题。实验表明，该算法能够准确跟踪序列图像中的任意复杂运动，尤其对目标的缩放、旋转运动以及遮挡有良好的适应性。关键词中值平移序列图像目标跟踪目标倾角带宽矩阵目标自适应中图法分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1006．8961(2006)05-0707．07RobustTrackingofObjectsinImageSequencesUsingMultipleDegreesofFreedomMeanShiftAlgorithmJIAJing—ping，CHAIYan—me

3、i，ZHAORong-chun(SchoolofComputer，Ⅳo厅^埘船埘7tPolytechnicalUniv．，Xi’口n710072)AbstractCurrentMeanShifttrackingalgorithmUSeSasingleradiusparametertodescribethescaleofthetarget，andEachtargethasthepositionandsizefreenessonly，whichisnotsuitableforcomplexmovementsoftheobjects．Inthispaperweprovideanew

4、algorithminwhichabandwidthmatrixisemployedtodescribetheobjectswithtwodirectionsdeterminedindependently．Target—angleisalsointroducedtoaccommodatetherotationofobjects．FurthermorewebringforwardanefficientsearchstrategytOcopewithatemporalocclusionoftheobjects．Experimentalresultsshowthatthenewal

5、gorithmisabletoadapttoanykindofobject’Smovementsandthereforehasbettertrackingprecision．KeywordsMeanShift，trackingofobjectsinimagesequences，target·angle，bandwidthmatrix，adaptability1引言众所周知，实时目标跟踪是视频监视、智能用户接口、基于对象的视频压缩、巡航导弹末端制导和辅助驾驶等许多计算机视觉应用中的关键技术。在这些系统中，目标的运动跟踪通常都十分困难，这是由于在序列图像中存在旋转，缩放和与背景或

6、其他目标发生部分遮挡等情况，因此跟踪算法既要计算量小，又要能适应目标和背景的复杂变化。文献[1]通过使用MeanShih方法对彩色图像中的目标进行跟踪，发展了一种在目标运动不很复杂的条件下，时间复杂度很小，而跟踪精度却较高的跟踪算法。该方法不仅能快速地在当前帧中搜索上一帧中目标的新位置，并能通过改变单个核半径参数来试探目标的新尺寸，仿真结果和理论推导表明，基金项目：航空科学基金项目(02153073)收稿日期：2005—03·17；改回日期：2005-09—12第一作者简介：贾静平(1978～)，男。2004年获西北工业大学工学硕士学位，现为西北工业大学博士研究生。研究方向为

7、机器视觉和数字视频。E—mail：rocsovsky@163．COB万方数据708中国图象图形学报第11卷这种策略在描述目标复杂运动方面还不够理想。文献[2]在使用DOG—Epanichnikov核的同时，在尺度空间和坐标空间中寻找极大值，虽有效地解决了目标的缩放问题，但对目标旋转仍然无能为力。本文在MeanShift算法的基础上，针对文献[1]和文献[2]算法的缺点，将窗半径h的概念推广为带宽矩阵，并通过引入目标倾角，推导得出了一种新的跟踪算法。理论分析和实验结果表明，本文的算法不仅能更好地适应目标复