From paper
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
7. 色と空間的配置による特徴表現
追 跡 対 象 を 構 成 す る 各 画 素 の 特 徴 を 3 次 元
( 𝑘 = [𝑌, 𝑈, 𝑉] 𝑇 ) 属 性 と 2 次 元 空 間 配 配 置 属 性
(𝑝 = [𝑥, 𝑦] 𝑇)からなる5次元ベクトル(f = [𝑘, 𝑝] 𝑇)として扱う
クラスタリングの際に必要となる二つの画素a,bの特徴ベ
クトル𝑓 𝑎, 𝑓 𝑏 間の距離は、色属性間の距離と空間配置間の距
離を重み𝛼を用いて線形結合して計算する
𝑑(𝑓 𝑎 , 𝑓 𝑏 ) =
𝑘 𝑓𝑎 – 𝑘 𝑓 𝑏
2
+ 𝛼 𝑝 𝑓𝑎 – 𝑝 𝑓 𝑏
2
ただし,0 < 𝛼 < 0.5
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
8. K-means tracker のアルゴリズム
Step 1
初期フレーム(𝑡 = 0)に,追跡対象の色の数に合わせ
た数個(𝑛)のターゲットクラスタ中心を手動で画像上
に指定し,背景上の1点bを指定する
指定されたターゲットクラスタ中心の重心𝑐を中心と
し、 𝑐 − 𝑏 を半径とした円を初期フレームに可変楕
円として追跡を開始する
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
9. K-means tracker のアルゴリズム
Step 2
𝑡フレームに,サーチエリア(可変楕円)内のある画素𝑓 𝑢 に
対して,5次元特徴空間内にターゲットクラス中𝑓 𝑇 𝑖 ∗
と非ターゲットクラスタ中心𝑓 𝑇 𝑗 ∗ の最短距離
𝐷 𝑇 (𝑓 𝑢 ) = min {𝑑(𝑓 𝑢 , 𝑓 𝑇 𝑖 ∗ )
𝑖=1~𝑛
𝐷 𝑁 (𝑓 𝑢 ) = min {𝑑(𝑓 𝑢 , 𝑓 𝑇 𝑗 ∗ )
𝑖=1~𝑚
𝐷 𝑇 𝑓 𝑢 < 𝐷 𝑁 (𝑓 𝑢 ) : その画素ターゲット点
𝐷 𝑇 𝑓 𝑢 > 𝐷 𝑁 (𝑓 𝑢 ) : 非ターゲット点クラスタリング
を行う
サーチエリア内のすべての画素に対してこの処理を
行って,ターゲットクラスタiにクラスタリングされた
画素を𝑓 𝑇 𝑖 、𝐹 𝑇 𝑖 の総数を𝑁 𝑖 とし, 𝑓 𝑇 𝑖 = [𝑘 𝑇 𝑖 ∗ , 𝑝 𝑇 𝑖 ∗ ] を更
新する
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
10. K-means tracker のアルゴリズム
Step 2
サーチエリア内のすべての画素に対してこの処理を行っ
て,ターゲットクラスタiにクラスタリングされた画素を
𝑓 𝑇 𝑖 、𝐹 𝑇 𝑖 の総数を𝑁 𝑖 とし,𝑓 𝑇 𝑖 ∗ = [𝑘 𝑇 𝑖 ∗ , 𝑝 𝑇 𝑖 ∗ ] を更新する
1
∗
𝑘 𝑇𝑖 = 𝛽
𝑘 𝑇 𝑖 + (1 − 𝛽)𝑘 𝑇 𝑖 ∗𝑡−1
𝑁𝑖
𝑓 𝑇 𝑖 ∈𝐹 𝑇 𝑖
𝑝 𝑇𝑖
∗
1
=
𝑁𝑖
𝑝 𝑇𝑖
𝑓 𝑇 𝑖 ∈𝐹 𝑇 𝑖
𝑘 𝑇 𝑖 ∗𝑡−1 :1フレームマ前のターゲットクラスタ中心のお色、
𝛽:ー次遅れ系でターゲットクラスタ中心の色を更新するための係数
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
11. K-means tracker のアルゴリズム
Step 3
検出されてターゲット点の分布を合わせて楕円のパラ
メータを決定する
次のフレームにおける可変楕円を更新する際,サーチ
エリアの中にターゲットを含む
また,楕円の中心座標は式(2)より求める.
1
c=
𝑦
𝑒
𝑦∈𝑆
S:現フレームにおける可変楕円内のターゲット点の集合
e:可変楕円内のターゲット点の数
y = [y 𝑥 , y 𝑦 ] 𝑇 : ターゲット点
c : 次のフレームにおける可変楕円モデルの中心座標
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15
12. K-means tracker のアルゴリズム
Step 4
更新された可変楕円の輪郭上の画素からm等分の点を
選んで新しい非ターゲットクラスタ中心とする
更新後の非ターゲットクラスタ中心点の画素に位置
(x,y)と色(Y,U,V)より各非ターゲットクラスタ中心の特
徴ベクトルを更新する
t = t + 1として,Step2に進む
高速追従型2眼能動カメラシステム (High-Speed Object Tracking System using Active Camera )
Hiroshi OIKE, Haiyuan WU, Chunsheng HUA, and Toshikazu WADA
Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 20(3), 114-121, 2007-03-15