基于不规则区域精确表征的非刚体运动目标在线跟踪研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61301194
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0113.信息获取与处理
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

As the spring up of motion sensing, HD video coding and visual sensor networks, their further development raises the request for the support of accurate object tracking, which is a fundamental technique of these applications. Unfortunately, realistic object tracking is not easy because of the challenges from appearance extrinsic and intrinsic variations. Especially for a non-rigid object, since its geometry features may change totally different from its initial state as tracking goes by, it is not possible for the regular shape based online tracking-by-learning approaches to achieve a long-term accurate tracking. In this project, we innovatively propose a non-rigid object online tracking based on more accurate representation of irregular areas by using pair-wise gradient flow. By dynamic gradient change modeling, subsample representation with contex constraints and error denifition of subsample moving trajectory, some significant problems in non-rigid target tracking are supposed to be resolved. This project will carry out a comprehensive investigation from the aspects containing non-rigid object segmentation modeling, feature extraction and description for training samples, classifier online learning-by-classification mechanism, target border matting and tracking performance analysis. Based on the work of this research, a promising breakthrough for technical limitations is expected including accurate target segmentation, unit area projection and classification in the feature space, classifier error definition and p-n learning. And the final goal of this project is to resolve the challenge problems of inaccurate online training sample generation and weak update of t non-rigid target status during tracking. The potential value of this research project is to generalize the popular tracking methods based on regular representation to more generic and applicable non-rigid object tracking based on irregular representation. By using a novel integrated mathematic framework, this research project is supposed to overcome the key problems in the object tracking from a new point of view.
不规则区域的精确表征是非刚体目标跟踪的主要研究难点之一。本项目针对现有非刚体跟踪中在线产生训练样本误差大,目标状态更新不鲁棒的问题,将基于规则几何区域描述的跟踪泛化为普适的不规则区域跟踪,创新性的提出了一套基于不规则区域精确表征的非刚体目标在线跟踪方法,从新的角度解决目前制约任意形状物体在线跟踪的关键问题,在统一的数学模型下实现非刚体跟踪。研究内容主要包括:(1)构造基于目标动态边缘梯度动态变化的能量变化模型,实现非刚体目标精确分割;(2)研究基于临域约束的目标子样本特征空间映射方法,实现目标子区域的精确表征;(3)研究子样本轨迹参数化的分类器误差定义方法,实现目标检测在线正负约束学习;(4)实现目标边缘平滑及跟踪性能优化并对整体方法进行性能评估。本项目的研究在智能监控、人机交互、多媒体压缩、视觉传器网络等领域有重要研究意义和广泛应用前景。

结项摘要

不规则区域的精确表征是非刚体目标跟踪的主要研究难点之一。本项目针对现有非刚体跟踪中在线产生训练样本误差大,目标状态更新不鲁棒的问题,将基于规则几何区域描述的跟踪泛化为普适的不规则区域跟踪,创新性的提出了一套基于不规则区域精确表征的非刚体目标在线跟踪方法,从新的角度解决目前制约任意形状物体在线跟踪的关键问题,在统一的数学模型下实现非刚体跟踪。主要的研究成果包括:(1) 针对边缘梯度动态变化的非刚体精确分割建模问题,一个新颖的类吉布斯边缘梯度能量变化模型被提出,该模型的第一项通过基于图像透明度分布与任一帧图像像素信息的变化关系,同时利用帧内梯度和帧间的运动变化信息来体现了边缘梯度能量变化与平滑约束之间的关系,而通过一个迭代优化的过程以实现视频中连续帧之间非刚体目标区域的精确分割。达到精确分割非刚体目标不规则区域的目的;(2)针对目标训练样本的特征空间映射表征与约束关系建模问题,研究组通过创新性的增加该子区域在特征空间的相对目标中心的位置偏移量和子样本间的邻域约束为新的特征信息。利用一个基于狄利克莱和函数和潜在关联关系函数的复合分布函数来加以近似,达到将整体区域拆分为若干个子区域,实现在变换域空间对各子区域进行描述和表征目的;(3)针对子块目标检测在线正负约束学习与轨迹校准跟踪框架研究,一个全新的基于深度学习的在线学习模型被提出。该模型借助于深度CNN卷积网络对目标子样本集进行有效的特征提取新的样本学习结果也可进一步实现子样本轨迹的参数化并被定义为一系列约束条件,这使得原有跟踪框架中的正负样本学习策略的效能得到本质提升。而对于轨迹校准跟踪框架的研究也取得了显著成果;(4) 目标边缘平滑及跟踪性能的优化研究,,研究组成员通过结合图像形态学与图形学相关方法,利用目标边缘区域的各像素点所在的子块样本分类置信度实现目标边缘轮廓的概率密度表示,使得目标不规则区域的整体分割边缘的细化过程可以通过一个微分能量函数的最小化来加以实现,从而实现了非刚体目标分割后物体轮廓边缘的平滑处理。研究团队通过在多个国际通用视觉跟踪数据库上进行整体跟踪效果测试,进一步验证了所提出方法的有效性并发表一系列高水平国际会议和期刊论文。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(10)
专利数量(0)
Deformable object tracking with spatiotemporal segmentation in big vision surveillance
大视觉监控中时空分割的变形目标跟踪
  • DOI:
    10.1016/j.neucom.2015.07.149
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    Neurocomputing, Elsevier
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Peng Zhang;Tao Zhuo;Lei Xie;Yannning Zhang
  • 通讯作者:
    Yannning Zhang
A novel marker-less lung tumor localization strategy on low-rank fluoroscopic images with similarity learning
一种具有相似性学习的低秩荧光图像的新型无标记肺肿瘤定位策略
  • DOI:
    10.1007/s11042-014-2186-9
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    Multimedia Tools and Applications
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Peng Zhang;Min Wan;Can Fang;Minmin Shen
  • 通讯作者:
    Minmin Shen
Bayesian tracking fusion framework with online classifier ensemble for immersive visual applications
具有在线分类器集成的贝叶斯跟踪融合框架,用于沉浸式视觉应用
  • DOI:
    10.1007/s11042-015-2827-7
  • 发表时间:
    2016-05
  • 期刊:
    MULTIMEDIA TOOLS AND APPLICATIONS
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Peng Zhang;Tao Zhuo;Yanning Zhang;Hanqiao Huang;Kangli Chen
  • 通讯作者:
    Kangli Chen
Real-time tracking-by-learning with high-order regularization fusion for big video abstraction
用于大视频抽象的高阶正则化融合的实时学习跟踪
  • DOI:
    10.1016/j.sigpro.2015.07.021
  • 发表时间:
    2016-07
  • 期刊:
    SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Peng Zhang;Tao Zhuo;Yanning Zhang;Lei Xie;Dapeng Tao
  • 通讯作者:
    Dapeng Tao

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其他文献

水中磺胺二甲基嘧啶与ROS的光氧化反应动力学与转化途径
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李军;张蓬;鞠茂伟;于春艳;葛林科;那广水;姚子伟
  • 通讯作者:
    姚子伟
农机购置补贴政策促进了农机行业的技术创新吗?
  • DOI:
    10.16195/j.cnki.cn36-1328/f.2016.05.059
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    农林经济管理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周应恒;张蓬;严斌剑
  • 通讯作者:
    严斌剑
利用半透膜渗透装置富集-超声萃取分析表层沉积物间隙水PCBs的方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    海洋与湖沼
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    边莹;刘星;葛林科;赫春香;张蓬
  • 通讯作者:
    张蓬
水中氟喹诺酮类抗生素光降解过程中抑菌活性的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    环境化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    任红蕾;张蓬;李凯;葛林科;那广水;姜华
  • 通讯作者:
    姜华
UV-vis光照下唑类抗菌药氟康唑的光化学反应类型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    葛林科;李凯;杨凯;那广水;于春艳;张蓬;姚子伟
  • 通讯作者:
    姚子伟

其他文献

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张蓬的其他基金

基于多形态挑战样本级联生成学习的复合跟踪框架模型研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
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    面上项目
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  • 批准号:
    61571362
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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