一種在線學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)長(zhǎng)期目標(biāo)跟蹤算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、目標(biāo)跟蹤是一項(xiàng)跨學(xué)科的科學(xué)技術(shù)，融合了包括圖像處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、統(tǒng)計(jì)學(xué)等領(lǐng)域的知識(shí)，在視頻監(jiān)控、生產(chǎn)安全、社會(huì)安防、交通監(jiān)管、軍事制導(dǎo)等領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用前景。近幾年出現(xiàn)相關(guān)濾波跟蹤算法具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性和魯棒性，因此成為跟蹤領(lǐng)域研究的熱門(mén)方向之一。其中KCF算法通過(guò)循環(huán)矩陣性質(zhì)和快速傅里葉變換，避免了最小二乘閉式解的矩陣求逆操作，極大的加速了訓(xùn)練和檢測(cè)過(guò)程； YOLO是一種新型端到端卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確度上相比傳統(tǒng)目標(biāo)

2、檢測(cè)算法有巨大優(yōu)勢(shì)，可以作為檢測(cè)器初始化跟蹤器；因此兩者結(jié)合在實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控領(lǐng)域應(yīng)具有很好應(yīng)用前景。
　　本論文重點(diǎn)闡述了兩種改進(jìn)的KCF跟蹤算法，分別是基于多特征融合自適應(yīng)尺度的跟蹤算法，和結(jié)合相關(guān)濾波、YOLO網(wǎng)絡(luò)的一種長(zhǎng)期目標(biāo)跟蹤算法。改進(jìn)旨在保證實(shí)時(shí)性的前提下提升算法在目標(biāo)尺度變化、被遮擋等環(huán)境的跟蹤成功率。具體工作包括：
　　1.多特征融合：采用 FHOG、CN和灰度三種特征融合，提升了算法在多個(gè)場(chǎng)景下的跟蹤準(zhǔn)確度。

3、
　　2.尺度自適應(yīng)：利用快速構(gòu)建特征金字塔技術(shù)提升多尺度特征的提取速度，采用多任務(wù)結(jié)構(gòu)提升算法在目標(biāo)尺度變化場(chǎng)景下的成功率。
　　3.改進(jìn)學(xué)習(xí)策略：通過(guò)細(xì)化參數(shù)更新流程，提高目標(biāo)過(guò)去樣本權(quán)重，使得學(xué)習(xí)到的回歸模型更加準(zhǔn)確，避免過(guò)擬合。
　　4.研究并實(shí)現(xiàn)以YOLO網(wǎng)絡(luò)的卷積輸出作為特征的相關(guān)濾波定位方式。
　　5.研究并實(shí)現(xiàn)利用YOLO的區(qū)域生成進(jìn)行尺度評(píng)估的新尺度自適應(yīng)方法。
　　6.利用YOLO的區(qū)域

4、生成替代傳統(tǒng)的滑動(dòng)窗口，實(shí)現(xiàn)跟蹤失敗后的再檢測(cè)。
　　在 OTB數(shù)據(jù)庫(kù)上進(jìn)行了成功率和魯棒性評(píng)估，采用人工特征的算法 FSKCF在時(shí)間魯棒性測(cè)試中成功率為62.9％，在同類測(cè)試算法中排名第一，采用CNN特征的YOLOCF算法成功率59.2%，排名第五；在跟蹤目標(biāo)尺度變化的環(huán)境下，跟蹤成功率在同類算法中分別排名第一和第三。兩種算法在50段視頻的測(cè)試中速度分別為80.4fps和30.4fps。得益于改進(jìn)算法的高成功率和實(shí)時(shí)性，本文實(shí)現(xiàn)