CSR-DCF:Discriminative Correlation Filter Tracker withChannel and Spatial Reliability

DCF的标准公式使用循环相关,这允许通过快速傅立叶变换(FFT)有效地实现学习。然而,FFT要求滤波器和搜索区域大小相等,这限制了检测范围。由于循环移位特性,滤波器在包含不现实的、环绕循环移位的目标的许多模板山被训练。减少开窗问题的一种简单方法是从更大的区域学习滤波器。然而,由于该区域中的大面积背景,DCF的跟踪性能显著下降。

本文提出了一种空间可靠性与通道可靠性去解决上述问题,如图所示:

上面一行对应空间可靠性,下面一行对应通道可靠性。空间可靠性利用了一个mask矩阵从而可以实现搜索区域的任意大小,并且文中还采用了图像分割的思想将不规则目标的特征提取出来。

通道可靠性引入了一个通道权重矩阵W(每个特征通道的辨别能力的缩放因子),并且在定位阶段运用于计算相关响应,这个权重矩阵可以有效降低加权平均滤波器响应的噪声。

下面我们先介绍如何求M和W:


求解mask矩阵:

 这里引入了一个全概率公式:

注意:这里涉及到了很多概率论的知识,不了解的话可以参考这篇文章:

条件概率/全概率/贝叶斯公式

 其中是一个观察值,表示的是在训练区域第i个像素的颜色和位置

c表示前景/背景的颜色直方图c = {cf,cb}。mi ∈ {0,1}是表示未知前景/背景标签的随机变量。(我认为这里的m跟掩码的原理差不多,目标出为1,背景处为0) 

 我们可以根据这张图理解这个公式

 是一个先验概率,由前景/背景直方图提取的区域大小之间的比率来定义。

表示搜索区域的位置的概率,也可以叫做空间可能性,靠近目标中间的部分概率大,其他概率很小,对应与第二副图。由于远离中心的像素同样可能属于对象或背景,所以作者利用一个Epanechnikov核函数进行中心位置的加强。

表示的是外观可能性,通过贝叶斯规则从对象前景/背景颜色模型cf和cb中计算得到。对应与第三幅图。

相乘就会得到第四张图,这里用到了马尔可夫随机场正则化(MRF),然后将其二值化后(mask矩阵)再作用域第一幅图(目标区域),就会得到最后一幅图,这里用到了图像分割的思想,并没有直接采用目标区域的矩形框,而是利用的目标的不规则区域作为特征提取。


求解通道权重矩阵W:

信道可靠性w反映了每个信道在目标定位阶段的重要性。它包括两种类型的可靠性度量:(I)在滤波器学习阶段计算的信道学习可靠性,(ii)在目标定位阶段计算的信道检测可靠性

联合信道可靠性被计算为两个可靠性度量的乘积:

 

 信道学习可靠性的直接测量是学习信道滤波器的最大响应值,计算如下:

 信道检测可靠性为:

 

 表示的是基于通道响应中第二个和第一个最高非相邻峰值之比,这两个最大峰值是在3×3非最大值抑制后获得的两个最大值。该比率不利于多个相似物体出现在目标附近的情况,所以为了解决这种情况,不允许最终值低于0.5。

 

 


学习阶段:

传统DCF的目标函数为:

 它是将各个通道的响应求和,再与期望输出求二范数,这样会导致一些通道可能会抑制其他通道一个数量级,如下图所示:

 

本文为了消除这种问题,独立考虑每个通道,其目标函数如下:

 利用ADMM迭代法对这个目标函数进行优化,利用这个等式约束构造拉格朗日乘子:ADMM解法

 相当于,m是上面所求的mask矩阵。

迭代子公式为:

 求解得:

 具体的推导在论文的附录部分。

算法流程如下:

 


求相关响应得分(定位阶段):

 为上述所求的通道权重矩阵。可以被认为是基于每个特征通道的辨别能力的缩放因子。

前景和背景直方图c被提取并通过具有学习速率ηc的指数平均衰减来更新。前景直方图由估计的对象边界框内的Epanechnikov核提取,背景从两倍于对象大小的邻域中提取。

特征是从在前一帧中以目标估计位置为中心的搜索区域中提取的,并与学习滤波器相关联。通过对信道可靠性分数加权的相关响应求和来定位目标。每个通道滤波器响应用于计算相应的检测可靠性值

 

 

 

 

 

 

评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

阳光杨

给孩子一点鼓励吧,生活太难了

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值