而且还包含像素间的相关信息；抗干扰性更强，受光照影响低， 鲁棒性更好。
P. P´erez, C. Hue, J.
Color-Based Probabilistic Tracking
Vermaak, and M. Gangnet
K.Nummiaroa, E. K.Meier, L. An adaptive color-based particle filter V. and Gool
4
◆汽车驾驶辅助系统
Vasanth Philomin, Ramani Duraiswami, and Larry Davis, "Pedestrian Tracking from a Moving Vehicle ", Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2000, pp.350-355.
◆基于模型的跟踪方法（例如：粒子滤波算法） 特点：鲁棒性和抗干扰性较高，但计算复杂，计算量大；
6
◆一些具有代表性的基于粒子滤波的行人跟踪相关研究
作者
N.J. Gordon D.J. Salmond and A.F.M. Smith
著作
年份
Novel approach to nonlinear/non-GaussianBayesian 1993 state estimation
国内外研究现状
5
◆常用跟踪算法（4大类）
◆基于区域匹配的跟踪算法（例如：模板匹配算法） 特点：运算量大，并适合变化不大的目标；
◆基于特征的跟踪方法（例如：SIFT算法） 特点：有效解决遮挡问题，但帧间特征很难确定；
◆基于主轮廓的跟踪方法（例如：Snake算法） 特点：跟踪鲁棒性高，但计算量大，不适用快速变化目标；
重采样基本思想是保留和复制权重大的粒子，删除权值小的 粒子。
12
◆改进方法一→赌盘图重采样（多项式重采样）
该方法在一定程度上基本解决了粒子退化问题， 提高粒子滤 波算法的估计能力。
13
◆改进方法二→权重优先选择重采样
·基于权值选择的重采样方法，其核心思想即假设估计所需要
的粒子数为 N ,从建议分布中采样抽取个Ns 粒子进行重要性采样。
基于粒子滤波的行人跟踪算法研究
专业：信号与信息处理
目录
2
研究背景 国内外研究现状 研究目标
研究内容及实现
研究成果
研究背景
3
◆智能监控
VOsama Masoud and Nikolaos P. Papanikolopoulos., "A Novel Method for Tracking and Counting Pedestrians in Real-Time Using a Single Camera", IEEE Transactions on Vehicular Technology, VOL. 50, NO. 5, pp. 1267-1277.
2002 2003 2005 2008 2009 2011
研究目标
7
问题一：目标跟踪稳定性 问题二：跟踪算法抗遮挡（抗干扰性）
问题三：目标跟踪算法从短暂失败中恢复能力
问题四：跟踪算法受光照影响
问题五：目标跟踪算法快速实时
研究内容及实现
8
研究标准粒子滤波算法 研究二阶自回归状态转移模型 研究重采样及其改进方法 提出基于相关直方图和核函数信息融合的粒子滤波跟踪算法
然后对这
N s
个粒子按照权值从大到小排列，选出前面权值最大的
N 个粒子，最后对选出的N 个粒子进行权值归一化。
·该方法最大限度地保证参与估计的粒子是最好的，在一定程 度上解决了粒子退化问题，改善样本集多样性，从而提高粒子滤 波算法的估计与跟踪能力。
14
◆距离中心加权核函数
(i,j) ... (i,jc) ... ...
Hale Waihona Puke ChengChang,and Rashid Ansari
Kernel Particle Filter for Visual Tracking
P.L.Wu,L.F.Kong,F.D.Zhao,X.S Partcile Filter Tracking Based on Color and SIFT
.Li
c
15
◆颜色直方图及相关信息
nj ni
h(1) h(1)
,
h(2) h(1)
,......,
h(M) h(1)
H_COV
h(i) h(j)
m,m
h(1) h(2)
,
h(2) h(2)
,......,
h(M) h(2)
... ... ... ...
h(1)
,
h(2)
,...,
h(M)
h(M) h(M) h(M) M?M
颜色直方图
相关信息矩阵
颜色直方图 H 0 (b) n ，b=1,2,...,B b
相关信息直方图 H 2 (i, j) ni ,n j ，i，j=1,2,...,B;
16
n -像素值为b的像素个数或者核函数加权值 b
B -直方图区间总数
·相关直方图是对颜色直方图改进，不仅包含像素本身位置信息
9
◆标准粒子滤波算法
10
◆二阶自回归状态转移模型
粒子状态转移模型采用二阶自回归状态转移模型，即
例如一般采用A 2 , A 1 ，忽略高斯随机分布，则系统的幅
1
2
频和相频如图所示：
11
◆重采样及其改进方法
标准粒子滤波算法的主要缺陷→粒子退化，即经过几次迭代 后，许多粒子的权重变得非常小，只有少数几个粒子具有较大的 权值，而大量的计算则浪费在小权值粒子上。
... d
... ... ...
(ic,j) ... (ic,jc) ... ...
... ... ... ... ...
... ... ... ... ...
核函数：
k
(
x
)
1
-
d
(
x i
)
i
d(x )
c
其中，d(x ) (i ic)2 ( j jc)2 ，d(x ) ic2 jc2
i
Features
Rob Hess and Alan Fern
Discriminatively Trained Particle Filter for Complex Multi-Object Tracking
Y.F.Zhou,F.Li, and H.Q.Zhou Pedestrain Tracking Algorithm Based on HOG and Particle Filter