基于孪生网络的视觉目标跟踪算法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenwu2005
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视觉目标跟踪一直是计算机领域非常活跃的研究方向,在视频监控、无人驾驶、人机交互、无人机监视、增强现实、机器人技术等多个领域具有广泛的应用。由于实际的应用场景复杂多变,存在着遮挡、形变、背景杂乱、光照变化、快速运动、运动模糊等干扰因素,这使得设计实现快速准确鲁棒的目标跟踪算法依旧是一个极具挑战性的任务。本文研究的内容是单目标跟踪,即在第一帧给出人工标注的目标位置,在接下来的视频帧中精确、实时、鲁棒地估计该目标的位置。为了在视觉目标跟踪领域,充分利用卷积神经网络提取特征的优势并且实现端到端地训练跟踪器,基于孪生网络跟踪算法把目标模板和搜索区域学习的特征表示之间进行互相关,将目标跟踪转化为相似性学习问题。本文的主要研究工作和创新点如下:(1)针对现有孪生网络判别力和定位精度不高的问题,提出了使用深层卷积神经网络提取特征,采取有效的空间感知采样策略和残差单元消除空间位置偏差,根据目标模板的尺寸大小对主干网络结构设置合适的感受野和网络总步长;(2)提出了基于Res Net和多层特征加权融合的孪生网络目标跟踪算法。采用GAN网络解决训练数据正负样本类别不平衡;利用深度可分离互相关算法来处理网络两个分支的参数数量的不平衡问题;采用多层特征加权融合、局部-全局搜索策略提升跟踪器的判别力和分辨率;(3)提出了基于Google Net和Head结构的孪生网络目标跟踪算法。采用空间感知采样策略克服深层卷积网络填充导致的误差;在保证实时跟踪的情况下,采用head结构、目标状态质量估计函数、数据增广算法改进跟踪器的鲁棒性和定位精度。
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