目标跟踪算法一:压缩跟踪(compressive tracking)

本文将深入探讨目标跟踪算法中的压缩跟踪(CT)与快速压缩跟踪(FCT)方法。CT方法源于2012年ECCV会议,FCT则在2014年升级至PAMI。选择CT与FCT的原因在于其速度快、鲁棒且简单,适合快速实时跟踪。

CT与FCT的核心在于基于压缩感知(CS)的特征表示。CT文章虽提及CS概念,实际仅在特征降维时使用稀疏矩阵。通过随机感知矩阵R对高维信号X进行降维,得到低维信号V,从而保持高维信号特性。R满足RIP条件,可以重建高维信号。

CT与FCT使用非常稀疏的测量矩阵R,每一行最多四个非零元素。计算过程首先构建积分图,然后利用矩阵R与目标区域内像素值的乘积,快速计算特征值。这种方法通过减少维度,保留目标关键信息,达到高效跟踪。

FCT算法流程包括模板更新和目标跟踪两部分。模板更新通过在目标周围选取正负样本,更新分类器,如朴素贝叶斯分类器。分类器采用增量更新策略,实时适应目标变化,保留历史信息,防止遮挡导致模型快速失效。目标跟踪则通过在新帧中基于上一帧位置采样,提取压缩特征,利用分类器进行分类,选择最高分类分数的样本作为目标。

CT与FCT采用从粗糙到细致的搜索策略,先以大采样半径搜索,找到初步匹配样本,然后通过更小半径与更小步长进行细致搜索,提高效率与准确性。多尺度表示方法通过卷积不同尺度滤波器,整合不同尺度特征,提高跟踪鲁棒性。

总结而言,CT与FCT通过巧妙利用压缩感知理论,快速实现特征降维。虽然跟踪效果在某些指标上表现不佳,但速度优势明显,适合实时应用。随着目标跟踪领域的发展,CT与FCT为初学者提供了一种简单高效的入门方法。随着新方法的不断涌现,如KCF等,CT与FCT虽仍具参考价值,但可能不是最优选择。