基于特征融合与双模板嵌套更新的孪生网络跟踪算法
2021-07-26任立成杨嘉棋魏宇星张建林
任立成,杨嘉棋,魏宇星,张建林
(1.中国科学院光电技术研究所,成都610209;2.中国科学院大学计算机科学与技术学院,北京100049)
0 概述
目标跟踪是计算机视觉领域中的重要研究方向,广泛应用在视频监控、人机交互、智能交通监控等任务中[1]。近年来,虽然研究人员已提出了大量的跟踪算法,但由于遮挡、光照变化、尺度变化、运动模糊等因素的影响,目标跟踪仍然是一项重要且极具挑战性的任务,因此设计一个高精度、强鲁棒的目标跟踪框架具有重要的理论价值和现实意义[2]。在传统目标跟踪框架中,核相关滤波器(Kernel Correlation Filter,KCF)[3]使用循环矩阵和傅里叶变换有效减少计算量和提高计算速度,并采用高斯核函数将非线性问题映射到高维空间,使得算法更具一般性[4]。随着深度学习技术的快速发展,基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)的目标跟踪方法取得很大进步。ECO[5]、C-COT[6]等结合深度学习和KCF 的跟踪器将CNN 强大的特征提取能力集成到传统跟踪框架中,获得了较好的跟踪效果。基于CNN 的跟踪框架主要分为两类:一类是先离线训练网络,而后在线运行时进行网络微调;另一类是设计简化版的卷积神经网络,直接在线运行而无需离线训练[7]。DLT[8]算法利用离线训练和在线调整相结合的方式,解决在线训练时缺少正样本的问题。全卷积孪生网络SiamFC[9]将孪生网络结构作为核心框架,仅使用5 个全卷积层端到端地训练Siamese 网络的相似功能。孪生区域候选网络(Siamese Region Proposal Network,SiamRPN)[10]使用区域候选网络提升了尺度变化场景下跟踪器的性能表现。……
