基于均值漂移的视觉目标跟踪方法综述

《基于均值漂移的视觉目标跟踪方法综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、计算机工程ComputerEngineering•博士论文•文章编号：1000—3428(2007)21—0024—04文献标识码：A中图分类号：TP311基于均值漂移的视觉目标跟踪方法综述齐飞，罗予频，胡东成(清华大学自动化系，北京100084)摘要：基于均值漂移的视觉目标跟踪方法具有模型简洁实用、能够处理口标形变及部分遮挡等复杂情形的优点，算法為效且易于模块化实现。各种改进的模型及方法针对目标的尺度变化、特征分布等核心问题进行了系统研究,跟踪性能得到了进一步提爲。该文从基本的均值漂移跟踪方法出发，系统介绍了此类方法的发展过程与最新成果。关键

2、词：均值漂移；视觉目标跟踪；核函数;相似性度量OverviewonVisualTargetTrackingBasedonMeanShiftQIFei,LUOYu-pin,HUDong-cheng(DepartmentofAutomation,TsinghuaUniversity,Beijing100084)[Abstract]Mean-shift-basedvisualtargettrackingisoneofthehotspotsinthefieldofcomputervision.Themodelofthealgorithmissimple

3、,efficientandeasy・to-implement,anditcanhandlethecomplexcasessuchasdeformationsandpartialocclusions・Recentresearchesonscaleadaptationofthetrackingwindowanddistributionsoffeaturesimprovetheperformanceofsuchtrackers.Thispaperintroducesthedevelopmentandthestateofsuchkindofthealg

4、orithms.【Keywords]meanshift;visualtargettracking;kernelfunctions;similaritymeasurement视觉目标跟踪在安全监控、汽车辅助驾驶、人体运动分析以及视频压缩等领域有着广泛应用。由于视觉目标本身及周边环境复杂多变，因此获得鲁棒而高效的跟踪算法目前仍旧是计算机视觉中一个极具挑战性的研究课题。典型的视觉跟踪算法通常包括2个核心模块：数据关联和目标定位。前者根据先验知识如目标的动力学特征，将检测结果与目标状态关联起来，并对跟踪轨迹进行滤波。这方面的研究已经比较成熟，常用方法有

5、卡尔曼滤波器、粒子滤波器及概率数据关联。后者是对被跟踪日标建模并据此在图像序列各帧中定位目标。在视觉目标跟踪中，目标建模及定位更为重要，常用的方法有色块模型和活动轮廓模型。均值漂移方法提供了一种新的目标描述与定位的框架,将目标特征与空间信息有效地结合起來，避免了使用复杂模型描述目标的形状、外观及其运动。1均值漂移方法介绍均值漂移(meanshift)是Fukunaga等人提出的一种非参数概率密度梯度估计算法山，在统计相似性计算与连续优化方法之间建立了-•座桥梁。该方法直到Cheng的研究成果⑵发表之后，才受到较多的关注。此后均值漂移被广泛应用到

6、诸多frl关领域，如模式分类、图像分割以及目标跟踪等方面。核函数在均值漂移方法中起了非常重要的作用,核函数的概念、构造方法及常用形态如下文所述。1.1核函数考虑d维实欧氏空间0,向量x,yeRd的内积定义为〈*,)，〉=x^y=，向量的模可由内积导叫卜

7、

8、=-o对给定的函数K•tR,若存在一•元函数k:[0,8)TR使得K(x)*(卜『)成立，其屮，心)在区间[0,cc)±非负、有界、单调减、分段连续并且积分f^(r)dr有界，则称函数K(x)为核函数，灯门为相应的剖面函数。因为函数灯门分段连续,不可导点集的Lebesgue测度为0,所以在不可

9、导点集上补充定义后,函数吃)在其定义域内处处可导，即")存在。常见的剖面函数见表1。表1常见的剖面函数英文名称UniformEpanechnikovBiweightTriwcightGaussian定义*u(r)=ifrlg)=l-rifrlifr>lifrSlifr>l2(门=exp(-r/2)给定核函数K(・)和〃(•)，对应的剖面函数为和h(r),若存在常数C,使得k{r)=-chr),则称H()为K()的影子核。给定核函数K(x)和K(x)及正实数＜7,由下列各式定义的函数也是核函数：Kn(x)=K(x/(r)

10、P(x)=K(x)K(x)Ka(x)=S(x)=K(x)+K(x)其中，矩阵女是dxd维实正定对称矩阵。若记单位矩阵为I,当取女=刃时，K(7(x)=