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1、基于改進(jìn)連續(xù)自適應(yīng)均值漂移的視頻目標(biāo)跟蹤算法 摘要：針對連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法僅限于跟蹤人臉的缺點(diǎn)，對原算法進(jìn)行改進(jìn)使其能有效跟蹤其他目標(biāo)。在改進(jìn)的算法中，提出使用HSV三個通道的直方圖，并為每個通道直方圖分配靈活的級數(shù)。為了避免相同顏色的影響，分析和處理了直方圖反向投影所得的概率分布圖像。同時，使用卡爾曼濾波對視頻目標(biāo)位置進(jìn)行預(yù)測和調(diào)整，將過往運(yùn)動信息加入到目標(biāo)跟蹤中，提高了跟蹤的準(zhǔn)確度?！ ￡P(guān)鍵詞：目標(biāo)跟蹤；自適應(yīng)均值漂移；直方圖；概率分布圖像；卡爾曼濾波 中圖分類號：TP391文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10
2、09-3044（2016）27-0150-03 Abstract：Animprovedcamshiftalgorithmisproposed.Thethreedimensionalhistogramisusedtorepresentthefeaturesofthetrackingobjects.Takingthedifferentinfluencesofthehuechannel，saturationchannel，valuechannelintoaccount，thedistributionmethodsoft
3、hedimensionsofthreechannelsareassignedadaptively.Inthetrackingprocess，first，theobjectpositioninaframeispredictedbytheKalmanfilter，thenthecamshiftalgorithmisusedonthepredictposition.Theimprovedalgorithmmakesthesearchingconvergencespeedfaster，andavoidsthedisadva
4、ntage8oftheoldalgorithmwhichisonlyfittedforfacetracking. Keywords：visualobjecttracking；continuouslyadaptivemeanshift；histogram；probabilitydistributionimage；kalmanfilter 1引言 1975年，文獻(xiàn)[1]提出了均值漂移算法，該算法主要對掃描窗口中的點(diǎn)使用核函數(shù)不斷進(jìn)行加權(quán)平均，直到加權(quán)平均收斂，得到最終的目標(biāo)窗口。文獻(xiàn)[2]對均值漂移算法進(jìn)行了改進(jìn)
5、，將其應(yīng)用到計算機(jī)視覺領(lǐng)域，得到了廣大學(xué)者們的關(guān)注。文獻(xiàn)[3]則在均值遷移基礎(chǔ)上提出了連續(xù)自適應(yīng)均值算法，并將其從人臉跟蹤擴(kuò)展至視頻目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域中。文獻(xiàn)[4]對連續(xù)自適應(yīng)均值算法受視頻獲取條件的影響進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[5]融合卡爾曼濾波算法和連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法來對手勢進(jìn)行實(shí)時跟蹤。 連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法初衷是用于人臉的檢測和跟蹤，不適合跟蹤快速的其他目標(biāo)，且與目標(biāo)相似的背景顏色容易干擾跟蹤效果。為了解決連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法中的這些問題，本文提出了一種改進(jìn)的連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法。本文算法可以實(shí)現(xiàn)對其他目標(biāo)的
6、準(zhǔn)確跟蹤，而且有效解決了算法的同色背景干擾問題?！ ?連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法 2.1算法原理8 連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法是在時序圖像上顏色動態(tài)變化概率分布基礎(chǔ)上進(jìn)行的一種有效的目標(biāo)跟蹤算法。根據(jù)視頻目標(biāo)的顏色特征確定目標(biāo)的位置和大小，并用其在下一幀圖像中初始化搜索窗口，不斷重復(fù)這個步驟最終實(shí)現(xiàn)連續(xù)地跟蹤目標(biāo)。該算法能夠根據(jù)圖像的顏色直方圖估算顏色的概率分布，當(dāng)視頻不斷移動時，圖像的顏色概率分布也會改變，由此可以根據(jù)這種變化來進(jìn)行目標(biāo)跟蹤?！ ?.2算法的步驟 連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法是用顏色作為特征，且顏色直方圖
7、能容忍目標(biāo)適度的旋轉(zhuǎn)、變形，對于目標(biāo)中心的像素會根據(jù)核函數(shù)給予較大權(quán)重，而遠(yuǎn)離中心的像素則會給予較小權(quán)重。這能確保該算法在遮擋和背景動態(tài)變化方面具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。算法的流程如圖1所示。 3連續(xù)自適應(yīng)均值漂移跟蹤算法的改進(jìn) 為了解決算法的不足之處，我們對算法進(jìn)行下面一些改進(jìn)： 1）提出了多種有效的直方圖級數(shù)分配方式； 2）使用卡爾曼濾波算法對視頻目標(biāo)位置進(jìn)行預(yù)測和調(diào)整，充分利用了前幀圖像中視頻目標(biāo)的運(yùn)動信息，提升跟蹤效果； 3）在算法中加入對概率分布圖像的分析與處理，以減少背景中相同顏色的干擾?！ ?.1三
8、維直方圖及各通道級數(shù)的分配 傳統(tǒng)的連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法只使用H通道（色調(diào)）構(gòu)造直方圖，不考慮亮度和飽和度的作用，且主要用于人臉跟蹤方面。而連續(xù)自適應(yīng)均值漂移算法則能跟蹤任意目標(biāo)，這樣就需要將三個通道的信息都要考慮進(jìn)來。因此，需要采用HSV空間三維直方圖作為特征進(jìn)行運(yùn)動目標(biāo)跟蹤?？紤]到H、S、V對目標(biāo)跟蹤效果的不同影響，我們可以定義浮動的直方圖級數(shù)分配方式
