Mean Shift算法研究及其在視頻目標(biāo)跟蹤中的應(yīng)用.pdf

1、當(dāng)今社會是信息社會，計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展為我們的工作和生活帶來了很大的便利。視頻目標(biāo)跟蹤是基于計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的一門跨學(xué)科的領(lǐng)域，目前被廣泛應(yīng)用于視頻監(jiān)控、機(jī)器人視覺、智能交通、國防建設(shè)和航天航空及國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)各個領(lǐng)域。視頻目標(biāo)跟蹤的核心在于合理地分離出目標(biāo)，正確地描述目標(biāo)特征和快速地識別目標(biāo)，同時考慮算法的實時性、精確性和魯棒性。目標(biāo)跟蹤的本質(zhì)是自動控制系統(tǒng)的狀態(tài)估計問題，即濾去隨機(jī)噪聲，觀測和估計目標(biāo)的連續(xù)狀態(tài)，最后求解目標(biāo)的運

2、動要素。
　　 在課題研究中，通過對視頻場景監(jiān)控中目標(biāo)跟蹤問題的學(xué)習(xí)和探索，課題的研究取得了一定的進(jìn)展。由于視頻目標(biāo)跟蹤環(huán)境中背景和目標(biāo)的復(fù)雜性，很難找到一個能處理所有情況的算法，因此各種算法層出不窮。本文詳細(xì)介紹了目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域中幾種較為經(jīng)典的算法:MeanShift算法、粒子濾波算法和最小二乘算法。分析了各種算法的不同優(yōu)缺點，并且對于算法的不足，提出了一些改進(jìn)的方法。
　　 由于MeanShift算法在目標(biāo)初始位置進(jìn)行

3、迭代收斂，當(dāng)目標(biāo)運動較快或者目標(biāo)被遮擋時，算法跟蹤效果將會受到影響。采用最小二乘預(yù)測算法可解決這一問題，首先采用最小二乘法對目標(biāo)的位置進(jìn)行預(yù)測，MeanShift算法在預(yù)測位置進(jìn)行迭代跟蹤，利用MeanShift算法獲取目標(biāo)最終跟蹤位置，通過減少每幀搜索時矢量離收斂點的距離來實現(xiàn)加速，該算法稱為最小二乘MeanShift算法。
　　 仿真結(jié)果表明，在目標(biāo)運動速度較快或發(fā)生輕微遮擋的情況下，改進(jìn)算法表現(xiàn)出更好的跟蹤效果。同時，對于

4、兩種算法的MeanShift迭代次數(shù)和每幀的處理時間進(jìn)行了計算和對比，對比發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)算法有更好的實時性。
　　 最小二乘MeanShift算法計算量小，在視頻圖像背景相對簡單的情況下，跟蹤過程可以保證較好的實時性;但是當(dāng)目標(biāo)發(fā)生較大范圍的遮擋時，該算法的跟蹤效果欠佳，甚至發(fā)生跟蹤丟失的情況。相比之下，粒子濾波算法在復(fù)雜背景、遮擋等情況下能進(jìn)行比較準(zhǔn)確的跟蹤;然而，粒子濾波的計算量比較大，其較好的魯棒性也是以犧牲實時性為代價。