均值偏移算法在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用研究.pdf

1、目標(biāo)跟蹤是指在視頻序列中對感興趣的目標(biāo)進(jìn)行有效的跟蹤,一直都是計算機(jī)視覺領(lǐng)域中的一個典型問題。它在視頻監(jiān)控、智能交通、人機(jī)交互以及國防建設(shè)等諸多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。在諸多的目標(biāo)跟蹤方法中，均值偏移（Mean Shift）算法是一種基于模板匹配的目標(biāo)跟蹤算法，它的核心思想是將特征的核密度估計漂移到局部極大值點(diǎn)，由于其計算簡單、實(shí)時性好，對目標(biāo)變形、部分遮擋具有一定魯棒性，近年來成為目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文主要的研究工作包括以下幾個方面

2、。
　　 ①對目標(biāo)跟蹤技術(shù)及均值偏移算法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析總結(jié)。根據(jù)對跟蹤問題的處理思路不同，將現(xiàn)有的目標(biāo)跟蹤方法分為基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法和基于模型驅(qū)動的方法，并分析了各類算法的優(yōu)缺點(diǎn)，為今后目標(biāo)跟蹤技術(shù)的研究提供了一定的理論支持。
　　 ②深入研究了均值偏移算法及其在目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用，對均值偏移目標(biāo)跟蹤算法的性能做了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在跟蹤過程中，通過手動方式在視頻序列的第一幀中確定目標(biāo)區(qū)域，然后在RGB顏色特征空間

3、中建立目標(biāo)模型及候選模型，利用Bhattacharyya系數(shù)衡量其相似度。以相似性最大為原則，均值偏移算法在后續(xù)幀中迭代地搜索出目標(biāo)的真實(shí)位置。最后，選取幾個有代表性的視頻序列做為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上對算法的計算復(fù)雜度和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析、總結(jié)，并指出了算法未來的主要研究方向。
　　 ③對均值偏移算法中的窗口帶寬選擇策略進(jìn)行了深入研究。在均值偏移目標(biāo)跟蹤算法中，帶寬的取值直接關(guān)系到參與計算的像素數(shù)量和背景噪聲混入的程

4、度，而大部分研究人員往往直接按照慣例采用傳統(tǒng)的帶寬選擇策略，很少有人對此問題進(jìn)行探討。針對這個問題，本文通過實(shí)驗(yàn)分析了不同帶寬選擇策略對跟蹤算法的影響，利用跟蹤準(zhǔn)確度和時間代價兩個性能指標(biāo)對其進(jìn)行比較，說明了傳統(tǒng)的基于半對角線的帶寬選擇策略在實(shí)際跟蹤過程中效果較好。
　　 ④提出了一種基于相似橢圓的雙帶寬選擇策略，并將其納入到傳統(tǒng)均值偏移目標(biāo)跟蹤算法中。通過構(gòu)造一個與目標(biāo)區(qū)域內(nèi)接橢圓的相似橢圓，利用其長軸和短軸確定核函數(shù)帶寬。該