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基于 Hamiltonian 马氏链蒙特卡罗方法的突变运动跟踪
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026, [2]大连东软信息学院计算机科学与技术系,辽宁大连116023
  • 相关基金:国家自然科学基金(61300082,61272369,61073133,61175053,61001158);中央高校基本科研业务费专项资金(3132013335);大连市科技计划项目(2013A16GX115,2011A17GX073)
中文摘要:

在计算机视觉领域,由镜头切换、目标动力学突变、低帧率视频等引起的突变运动存在极大的不确定性,使得突变运动跟踪成为该领域的挑战性课题。以贝叶斯滤波框架为基础,提出一种基于有序超松弛 Hamiltonian 马氏链蒙特卡罗方法的突变运动跟踪算法。该算法将 Hamiltonian 动力学融入 MCMC(Markov chain Monte Carlo)算法,目标状态被扩张为原始目标状态变量与一个动量项的组合。在提议阶段,为抑制由 Gibbs 采样带来的随机游动行为,提出采用有序超松弛迭代方法来抽取目标动量项。同时,提出自适应步长的 Hamiltonian 动力学实现方法,在跟踪过程中自适应地调整步长,以减少模拟误差。提出的跟踪算法可以避免传统的基于随机游动的 MCMC 跟踪算法所存在的局部最优问题,提高了跟踪的准确性而不需要额外的计算时间。实验结果表明,该算法在处理多种类型的突变运动时表现出出色的处理能力。

英文摘要:

Tracking of abrupt motion is a challenging task in computer vision due to the large motion uncertainty induced by camera switching, sudden dynamic change, and rapid motion. This paper proposes an ordered over-relaxation Hamiltonian Markov chain Monte Carlo (MCMC) based tracking scheme for abrupt motion tracking within Bayesian filtering framework. In this tracking scheme, the object states are augmented by introducing a momentum item and the Hamiltonian dynamics (HD) is integrated into the traditional MCMC based tracking method. At the proposal step, the ordered over-relaxation method is adopted to draw the momentum item in order to suppress the random walk behavior induced by Gibbs sampling. In addition, the paper provides an adaptive step-size scheme to simulate the Hamiltonian dynamics in order to reduce the simulation error. The proposed tracking algorithm can avoid being trapped in local maxima with no additional computational burden, which is suffered by conventional MCMC based tracking algorithms. Experimental results reveal that the presented approach is efficient and effective in dealing with various types of abrupt motions compared with several alternatives.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609