Кіріспе
Конденсация алгоритмі (Шартты тығыздық тарату) – компьютерлік көру алгоритмі. Негізгі қолданылуы – қиын ортада қозғалатын нысандардың контурларын анықтау және оларды қадағалау. Нысанды қадағалау – компьютерлік көрудің негізгі және қиын аспектілерінің бірі және әдетте нысанды танудың алғышарты болып табылады. Кескіндегі нысан контурын құрайтын пиксельдерді анықтау – оңай емес мәселе. Конденсация – бұл мәселені шешуге тырысатын ықтималдық алгоритмі. Алгоритм Изард пен Блейк еңбектерінде 1998 жылы International Journal of Computer Vision журналында егжей-тегжейлі сипатталған. Алгоритмнің ең қызықты ерекшелігі – ол кескіннің әр пикселін есептемейді. Керісінше, өңдеуге пиксельдер кездейсоқ түрде таңдалады және тек пиксельдердің бір бөлігі ғана өңделеді. Қозғалысқа қатысты бірнеше гипотезалар, әдістің ықтималдық табиғаты арқасында табиғи түрде қолдау табады. Бағалау функциялары көбінесе осы саладағы бұрынғы жұмыстарға негізделген және көптеген стандартты статистикалық тәсілдерді қамтиды. Бұл жұмыстың жаңа бөлігі – бөлшектік сүзгілеуді бағалау техникаларын қолдану. Алгоритмнің жасалуына түрткі болған нәрсе – Калман сүзгісінің күшті фондық кедергілер кезінде нысанды жақсы қадағалай алмауы. Кедергілердің болуы нысанның күйі үшін көпмодальды ықтималдық таралымдарын тудырады, сондықтан оларды Калман сүзгісімен дұрыс модельдеу қиын. Конденсация алгоритмі ең жалпы түрінде нысанның немесе өлшемдердің ықтималдық таралымы туралы ешқандай шарттар қоймайды.
Алгоритмнің жалпы көрінісі
Конденсация алгоритмі уақыт бойынша вектормен сипатталған объектінің конформациясын бағалау мәселесін шешуге тырысады, қазіргі уақытқа дейін және оны қоса алғанда, суреттердегі анықталған белгілердің бақылаулары негізінде. Алгоритм факторланған үлгіге негізделген сызықтық емес сүзгіні қолдану арқылы күйге шартты ықтималдық тығыздығын шығарады және Монте-Карло әдісінің дамуы ретінде қарастырылуы мүмкін, өйткені ол объект пен бақылаушының бірлескен таралуын модельдейді. Ағымдағы уақыттағы объектінің шартты тығыздығы, N салмақтары таңдалған үлгі жиынтықтарының санын анықтайтын параметр болып табылатын, салмақты және уақыт индексімен белгіленген үлгілер жиынтығы ретінде бағаланады. -нің іске асырылуы жиынтықтан алмастыру арқылы үлгі алу арқылы алынады, оның ықтималдығы -нің сәйкес элементіне тең. Байқау моделі деректерден тікелей бағалана алмайды, оны бағалау үшін болжамдар жасау қажет. Isard (1998) объектіні көрінбейтін қылып жасайтын кедергі Пуассонның кездейсоқ процесі болып табылады, оның кеңістіктік тығыздығы және кез келген нақты нысанның өлшемі бөгде және қалыпты таралыммен стандартты ауытқуға ие. Негізгі конденсация алгоритмі бір объектіні уақыт бойынша қадағалау үшін қолданылады. Бірнеше нысанды бір мезгілде қадағалау үшін бірнеше нысанның ықтимал күйлерін сипаттау үшін бір ғана ықтималдық таралымын пайдалана отырып, конденсация алгоритмін кеңейтуге болады. Кедергі объектінің ықтималдық таралымын бірнеше шыңға бөлуге себеп болуы мүмкін, әрбір шың объектінің конфигурациясы туралы гипотезаны білдіреді. Тегістеу – қадағалау аяқталғаннан кейін бірнеше шыңдардың әсерін азайту үшін өткен және болашақ өлшемдерге негізделген таралымды шарттандыратын статистикалық әдіс. Тегістеуді тікелей нақты уақытта жасау мүмкін емес, өйткені ол болашақ өлшемдер туралы ақпаратты қажет етеді.
conditional probability density by applying a nonlinear filter based on factored sampling and can be thought of as a development of a Monte Carlo method. since it models the joint distribution of the object and the observer. The conditional density of the object at the current time is estimated as a weighted, time indexed sample set with weights N is a parameter determining the number of sample sets chosen. A realization of is obtained by sampling with replacement from the set with probability equal to the corresponding element of
The observation model cannot be directly estimated from the data, requiring assumptions to be made in order to estimate it. Isard 1998 assumes that the clutter which may make the object not visible is a Poisson random process with spatial density and that any true target measurement is unbiased and normally distributed with standard deviation
The basic condensation algorithm is used to track a single object in time. It is possible to extend the condensation algorithm using a single probability distribution to describe the likely states of multiple objects to track multiple objects in a scene at the same time. Since clutter can cause the object probability distribution to split into multiple peaks, each peak represents a hypothesis about the object configuration. Smoothing is a statistical technique of conditioning the distribution based on both past and future measurements once the tracking is complete in order to reduce the effects of multiple peaks. Smoothing cannot be directly done in real time since it requires information of future measurements.
Қолданбалар
Алгоритмді мобильді роботтарды көруге негізделген локализациялау үшін қолдануға болады. Дегенмен, көріністегі нысанның орнын қадағалаудың орнына, камера платформасының орны қадағаланады. Бұл, қоршаған ортаның визуальды картасы болған жағдайда, камера платформасын жаһандық түрде локализациялауға мүмкіндік береді. Конденсация алгоритмінің кеңейтілімдері бейне тізбектеріндегі адамның қимыл-қозғалыстарын тану үшін де қолданылған. Конденсация алгоритмін қолдану адам мен компьютер арасындағы өзара әрекеттесу ауқымын кеңейтеді. Ол, мысалы, пайдаланушының тақтадағы аймақтарды таңдап, оларды басып шығару немесе сақтау сияқты әрекеттерді басқару үшін қолданылатын қарапайым қимыл-қозғалыстарын таниды. Басқа кеңейтілімдер бір көріністегі бірнеше көлікті қадағалау үшін де пайдаланылған. Конденсация алгоритмі бейне тізбегінде бетті тану үшін де қолданылған.
Ресурстар
Конденсация алгоритмін C тілінде жүзеге асыруды Майкл Исардтың веб-сайтынан табуға болады. MATLAB-тағы жүзеге асыру Mathworks File Exchange-те орналасқан. OpenCV кітапханасын қолданудың мысалы OpenCV форумдарында бар.