基于Grassmann流形和投影群的目标跟踪.pdf

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1、第３７卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ５２０１６年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１６基于Ｇｒａｓｓｍａｎｎ流形和投影群的目标跟踪１，２１２２谢英红，庞彦伟，韩晓微，田丹（１．天津大学电子信息工程学院天津３０００７２；２．沈阳大学信息工程学院沈阳１１００４４）摘要：针对现有的基于线性空间的目标跟踪方法对于跟踪经历大幅度非平面位姿变化的目标容易发生跟踪偏移的问题，利用李群空间的非线性特性，提出了基于Ｇｒａｓｓｍａｎｎ流形和投影变换群（ＳＬ（３）群）的双模视频目标跟踪算法。运用Ｇ

2、ｒａｓｓｍａｎｎ流形状态空间的内蕴几何特性，建立目标表观模型，采用ＳＬ（３）群建立目标的几何形变模型，将目标的状态变化看作是流形上的点沿着测地线移动，设计双模粒子滤波算法完成目标跟踪。基于流形上的测地线距离度量提出目标特征空间更新策略，确保特征空间的准确性。实验结果表明，该算法对目标在经历大幅度非平面的几何形变、光照变化及部分遮挡情况下，都能够实现稳定的跟踪。关键词：目标跟踪；李群；Ｇｒａｓｓｍａｎｎ流形；ＳＬ（３）群；测地线距离中图分类号：ＴＰ３９１；ＴＨ８９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｂ

3、ａｓｅｄｏｎＧｒａｓｓｍａｎｎｍａｎｉｆｏｌｄａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｇｒｏｕｐ１，２１２２ＸｉｅＹｉｎｇｈｏｎｇ，ＰａｎｇＹａｎｗｅｉ，ＨａｎＸｉａｏｗｅｉ，ＴｉａｎＤａｎ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｆｏｒｍａｔｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１００４４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａ

4、ｔｐｒｅｓｅｎｔｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｂａｓｅｄｏｎｌｉｎｅａｒｓｐａｃｅｌｅａｄｔｏｔｒａｃｋｉｎｇｄｅｖｉａｔｉｏｎｅａｓｉｌｙｉｎｔｒａｃｋｉｎｇｔｈｅｏｂｊｅｃｔｗｉｔｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｎｏｎｐｌａｎａｒｐｏｓｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎｏｖｅｌｄｕａｌｍｏｄｅｖｉｄｅｏｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＧｒａｓｓｍａｎｎｍａｎｉｆｏｌｄａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｇｒｏｕｐ（ＳＬ（３）ｇｒｏｕｐ）ｕｓｉｎｇｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｅａｔ

5、ｕｒｅｏｆＬｉｅｇｒｏｕｐｓｐａｃｅ．ＡｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｔａｔｅｓｐａｃｅｉｎＧｒａｓｓｍａｎｎｍａｎｉｆｏｌｄ，ｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｓｂｕｉｌｔ，ａｎｄｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂａｓｅｄｏｎＳＬ（３）ｇｒｏｕｐ．Ｔｈｅｓｔａｔｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｃａｎｂｅｓｅｅｎａｓｔｈｅｐｏｉｎｔｏｎｔｈｅｍａｎｉｆｏｌｄｍｏｖ

6、ｉｎｇａｌｏｎｇｔｈｅｇｅｏｄｅｓｉｃｌｉｎｅ．Ｔｈｅｄｕａｌｍｏｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇ．Ｔｈｅｕｐｄａｔｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｆｅａｔｕｒｅｓｐａｃｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｂａｓｅｄｏｎｇｅｏｄｅｓｉｃｌｉｎｅｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｎｔｈｅｍａｎｉｆｏｌｄ，ｗｈｉｃｈｅｎｓｕｒｅｓｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｈｅｏｂｊｅｃｔｆｅａｔｕｒｅｓｐａｃｅ．Ｅｘｔｅｎｓｉｖｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔ

7、ｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅａｌｉｚｅｓｔａｂｌｅａｎｄａｃｃｕｒａｔｅｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇｗｈｅｎｔｈｅｏｂｊｅｃｔｕｎｄｅｒｇｏｅｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｎｏｎｐｌａｎａｒｇｅｏｍｅｔｒｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎｃｈａｎｇｅ，ｅｖｅｎｐａｒｔｉａｌｏｃｃｌｕｓｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇ；Ｌｉｅｇｒｏｕｐ；Ｇｒａｓｓｍａｎｎｍａｎｉｆｏｌｄ；ＳＬ（３）ｇｒｏｕｐ；ｇｅｏｄｅｓｉｃｌｉｎｅｄｉｓｔａｎｃｅ空间，传统的线性向量空间处理方式已无

8、法满足实际需１引言要。基于流形的跟踪方法成为视频跟踪领域的研究热点对于视频目标大幅度的非平面的姿态变化，基于传之一。早期使用共轭梯度和牛顿法在Ｇｒａｓｓｍａｎｎ和［１］统的欧氏空间基础框架所提