长期跟踪经典之作2--- LCT 算法论文阅读与代码运行

本文分享了LCT目标跟踪器的研究心得与优化过程。针对TLD等算法不足,通过引入尺度降维改进精度和速度,实现高效实时跟踪。文中详细介绍了所需工具箱配置及代码运行步骤。

好了  TLD很费劲地弄完了,现在开始进阶的SHJT大神的LCT,就是长期追踪,我相信未来这个方向会火起来的。

 

这两天琢磨完了论文,这里罗列一下读论文主要需要参阅的:

1 STC (用到了时空上下文分析定位)

2 DSST fDSST (用到了位置与尺度相关滤波器与一系列特征维度)

3 TLD (long term经典之作,LCT用到了RF的fern分类检测)

4 STRUCK

5 KCF CSK 不再论述

6 https://blog.youkuaiyun.com/v_july_v/article/details/7624837 支持向量机通俗导论(理解SVM的三层境界)------这个是纯粹补坑用的。。大佬修改了代码把随机阙改成了SVM,而且是运行时才发现的,有点方。。看到Github上一群人在向chaoma哭喊help me pls...我就知道要凉了,只能自力更生了,怪不得找不着后续的一些解析....这样反而激起了我的好奇心,那么就由小白我一探究竟吧

代码运行:

1. Unzip code or clone it from https://github.com/chaoma99/lct-tracker.git
2. Add the vl_feat toolbox in your current path 
   http://www.vlfeat.org/
3. If you don't have the object tracking benchmark (OTB) dataset yet, run 'download_videos.m' (it will automatically download the OTB-100 sequences)
4. Run utility/compile.m to comile calcIIF.cpp and im2colstep.c. These files are tested with opencv3.0. Notice the compatibility issue if your opencv version is earlier than 3.0
5. The source files "assignToBins1.c", "gradientMex.cpp", 'imResample.cpp' are from Pitor Dollar's toolbox. If the compiled files do not work on your system, get it from http://vision.ucsd.edu/~pdollar/toolbox/doc/index.html

Introduction The script 'run_tracker' without parameters is to choose a video and test the proposed tracker. The start interface is 'run_tracker'.We also provide the interface 'run_lct2' to reproduce our results on OBT tracking benchmark 这个是复现评测算法性能时用的;

run_tracker Without any parameters, will ask you to choose a video, and track the objects, and show the results in an interactive figure. 可以用交互式的数字显示结果;Press 'Esc' to stop the tracker early. You can navigate the video using the scrollbar at the bottom.可以拖动底部的滚动条导航查看视频;

run_tracker VIDEO Allows you to select a VIDEO by its name. 'all' will run all videos and show average statistics. 'choose' will select one interactively.

For the actual tracking code, check out the 'tracker_lct' function. 想看跟踪详细代码,去tracker_lct文件查看;

Though it's not required, the code will make use of the MATLAB Parallel Computing Toolbox automatically if available.

。。。不说了,没什么说的

代码运行需要 vl_feat toolbox & Pitor Dollar's toolbox,有下载链接, vl_feat toolbox可以自己做一个starup.m的运行文件放工程里方便运行,Pitor Dollar's toolbox之前装过了直接用

需要注意的是utility里面的用到一些功能是C里的需要混编compile成mexa64文件,这里mex会出错,我看了下compile运行的代码,发现把opencv_ts300.lib  opencv_world300.lib还有带d后缀的lib文件共4个拷到工程文件下就好了,compile完生成动态链接文件,把数据集文件路径添加到run_tracker pathway里OK运行

LCT的精度很高,得益于上下文算法以及添加了检测环节加上后来改的SVM分类器,相比TLD进步很大,主要是精度提的很棒,速度还是30FPS,足够满足实时跟踪,接下来继续剖析代码找问题吧。

 

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分割线:复现完修改了LCT 的代码,发现用尺度降维的思路比原作者岭回归的思路既好又快。。果断把原版抛弃了,现在在调参中。。。。真的是无论速度还是精确度都大幅提升,尤其是速度普遍提升了2~3倍。

 

 

有一些人问mex老出问题,我记得是网上有教程,mex空格-setup好像是,剩下的按教程来,必须选择步骤里对应的编辑器,这样才能调用openCV,mex完会有一些mexa64文件,有这些run tracker时才不会报错,还要在system32和wow64里拷进去一些动态链接文件,我记得是这样。

<think>好的,我需要详细解释LCT目标跟踪算法的原理和实现机制。首先,用户提到了LCT+的相关论文,引用了自适应相关滤波器和长短期记忆的概念。我得先回顾一下传统相关滤波跟踪算法,比如MOSSE和KCF,这些方法主要依赖短期特征,可能在目标遮挡或快速运动时失效。 LCT算法的核心在于结合长短期记忆。长期组件负责处理目标的整体运动和外观变化,可能使用更复杂的模型来保持对目标的持续跟踪。而短期组件可能专注于处理突然的变化,比如快速运动或遮挡,通过在线学习来适应这些变化。自适应相关滤波器在这里的作用可能是动态调整滤波器的参数,以适应目标的变化,同时减少漂移。 接下来,多模型融合机制部分。LCT可能将长期和短期模型的响应图进行加权融合,以提高鲁棒性。比如,在目标未被遮挡时,长期模型的权重较高;而在遮挡发生时,短期模型可能更可靠。此外,重检测机制在跟踪失败时启动,可能使用全局搜索或关键点匹配来重新定位目标。 实现机制方面,用户提到了Matlab和VLFeat库,这可能涉及到特征提取,比如HOG或颜色特征。OpenCV用于图像处理,而OTB数据集用于评估。代码结构可能包括初始化阶段训练长期和短期模型,然后在每一帧中提取特征,计算响应图,进行融合,并判断是否需要重检测。 用户的问题还要求生成相关问题,我需要考虑读者可能想深入了解的部分,比如KCF的区别、如何解决遮挡问题、性能评估指标等。同时,需要确保引用正确,比如论文和实现资源的位置。 最后,要检查是否符合格式要求:数学公式用$...$,独立公式用$$...$$,结构清晰,使用中文,并且引用标识正确。确保没有使用Markdown,语言自然,分步骤解释清楚。</think>### LCT目标跟踪算法原理详解 LCT(Long-term Correlation Tracking)是一种结合长期记忆机制相关滤波理论的目标跟踪算法。其核心是通过**多层级特征建模**和**自适应更新策略**解决目标遮挡、形变等挑战[^1]。 #### 一、核心机制分解 1. **双模型结构** - **长期组件**:建模目标整体运动轨迹 $$ R_{long} = \sum_{t=1}^{T} \alpha_t \cdot \phi(x_t) \otimes \omega_t $$ 其中$\phi(x_t)$为深度特征,$\alpha_t$为时间衰减因子 - **短期组件**:捕捉局部细节变化 $$ R_{short} = \beta \cdot \mathcal{F}^{-1}(\hat{k}_{xz} \odot \hat{y}^*) $$ 使用核相关滤波(kernelized correlation filter)实现快速定位[^2] 2. **自适应融合模块** 动态加权融合两个模型的响应图: $$ R_{final} = \gamma \cdot R_{long} + (1-\gamma) \cdot R_{short} $$ 权重$\gamma$根据目标可见性估计值自动调整 #### 二、关键技术实现 1. **在线检测器** - 采用随机蕨分类器(random fern classifier) - 每帧更新正负样本集:$S_{update} = \{ (p_i,y_i) | y_i \in \{0,1\} \}$ - 解决完全遮挡后的重定位问题 2. **尺度估计机制** 通过多分辨率搜索确定目标大小: ```matlab % 代码片段(来自LCT-tracker) for scale = 1:-0.1:0.6 patch = get_scale_subwindow(img, pos, scale); response = fft2(patch) .* hanning_window; max_response = max(response(:)); if max_response > best_score best_scale = scale; end end ``` 3. **模型更新策略** - 长期模型:固定间隔更新(每5帧) - 短期模型:连续自适应更新 - 使用动量更新法:$w_t = \eta w_{t-1} + (1-\eta)w_{new}$ #### 三、算法流程图解 ``` 初始化目标区域 ↓ 提取HOG+CN特征 ↓ 训练初始相关滤波器 ↓ 循环执行─────────────────────┐ ├→ 提取候选区域特征 │ ├→ 计算长期/短期响应图 │ ├→ 自适应融合定位目标 │ ├→ 判断遮挡条件 → 触发重检测 │ └→ 选择性更新模型参数 ←──────┘ ```
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