增长事件的特征选择方式,保证了在线模型始终紧随跟踪目标的最新状态,避免因模型更新不实时所导致的跟踪丢失。其中最后一种选择策略也是TLD技术的特色之一,它体现了自适应跟踪的特性。当跟踪发生漂移时,跟踪器会自动适应背景,而不会很突然地转移到跟踪目标上。
修剪事件假设每帧只有一个目标,当跟踪器和检测器都认可目标位置时,剩余的检测图像就被认为是错误样本,从在线模型中删除。
在线模型中的样本为TLD的学习过程提供了素材。另外,TLD在训练生成分类器(随机森林)的过程中,采用了两种约束:P约束和N约束。P约束规定与跟踪轨迹上的目标图像距离近的图像块为正样本;反之,为负样本,即为N约束。PN约束降低了分类器的错误率,在一定的范围内,其错误率趋近于零。
检测器
TLD技术设计了一个快速、可靠的检测器,它为跟踪器提供了必要的支持。当跟踪器所得的结果失效时,需要用检测器的结果来补充纠正,并且对跟踪器重新初始化。具体做法如下。
·对于每帧同时运行跟踪器、检测器,跟踪器预测出一个目标位置信息,而检测器则可能检出多幅图像;
·决定目标的最终位置时,优先考虑跟踪器所得的结果,即如果跟踪到的图像与最初的目标图像相似度大于某阈值,就接受该跟踪结果;否则,将从检测器的结果中,选用与最初目标相似度最大的图像作为跟踪结果;
·如果为第二步骤中的后者,那么此时更新跟踪器的最初目标模型,用现选用的跟踪结果替换原有的目标模型,同时,删除以前模型中的样本,以新样本重新开始。
检测器是由在线模型中的样本经训练学习生成的随机森林分类器。其选取的特征为区域的边缘方向,称之为2bitBP特征,它具有不受光线干扰的特性。特征通过量化,共有4种可能的编码。对于给定的区域,其特征编码是唯一的。多尺度的特征计算可以采用积分图像的方法。
将每一个图形块都用众多的2bitBP特征来表示,并把这些特征分成同大小的不同的组,每一组代表了图像块外观的不同表示。用于检测的分类器采用随机森林的形式。随机森林由树组成,而每棵树是由一个特征组构造而成。树的每个特征都作为一个决策结点。
随机森林通过增长事件和修剪事件完成在线更新和演化。开始时,每棵树由最初目标模板的特征组构建,都只有一个"枝".随着增长事件对正样本的选取,随机森林也不断加入新的"枝";修剪事件则相反,它会去掉随机森林中不用的"枝".这种实时的检测器采用扫描窗口的策略:按照位置和尺度扫描输入帧,对每个子窗口应用分类器判断是否属于目标图像。
TLD技术巧妙地把跟踪器、检测器和学习过程结合在一起,共同实现目标的跟踪。