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SiamFT

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5 分钟
SiamFT
  1. 1SiamFT本文

SiamFT#

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SiamFT 是基于 SiamFC 的多模态目标跟踪算法,使用经典的双分支网络结构,结合特征融合模块(后期融合策略)融合主干网络的特征,实现多模态目标跟踪。

论文地址见:SiamFT: An RGB-Infrared Fusion Tracking Method via Fully Convolutional Siamese Networks

代码地址见:SiamFT:通过完全卷积孪生网络进行的RGB红外融合跟踪方法_rgbt跟踪 CSDN博客

I. Introduction#

主要贡献:

  • 首次提出基于孪生网络的融合跟踪方法
  • 首次提出基于孪生网络的模态权值计算方法,可见和红外图片的互补特征通过这个权重融合,以更好的利用多模态信息

A. 视觉目标跟踪(无关)#

目前视觉目标跟踪主要基于深度学习和相关滤波器

  • 深度学习的方法:强大的特征表征能力。但是在线更新很费时,所以通常采用离线训练
  • 相关滤波器方法:性能略差于前者。但是计算效率高,可以在线更新

B. IMAGE FUSION 图片融合(无关)#

图像融合的目的是将来自多个图像的信息结合到单个图像中,能够为应用提供更好的数据源

图像融合算法:像素级、特征级和决策级的融合方法

图像融合和融合跟踪的目的不同

C. RGB-INFRARED FUSION TRACKING#

III. PROPOSED METHODS#

A. 网络架构#

responseMap=(φ(zv)⊕φ′(zt))∗(φ(xv)⊕φ′(xt))(1)responseMap=(\varphi(z_v)\oplus\varphi'(z_t))*(\varphi(x_v)\oplus\varphi'(x_t)) \tag{1}

可见和红外图片的特征首先被提取和融合,然后融合特征被跟踪器用来定位目标。

相较于像素级的融合,该方法有两个优点:

  • 这个方法融合了高级特征,计算效率更高。

  • 该方法可以直接产生有效的特征表示,这对跟踪至关重要。

visible network 和 infrared network 有与SiamFC的CNN部分相同的结构,如图3(这个CNN是完全卷积的,因此对输入图像的大小没有任何限制的要求)

特征融合网络考虑了模态的可靠性

B. FEATURE FUSION NETWORK#

1)MODALITY WEIGHT COMPUTATION

特征融合网络可以计算模态权重。

作者认为可靠图片的两个特点是:①他和模板图片有相似的特征 ②物体在连续两帧中移动不太快

权重计算公式如下:

weighti={max(Ri),if d<threshold,max(Ri)d,if d≥threshold(2)weight_i=\begin{cases} max(R_i), \quad if \ d<threshold, \\ \frac{max(R_i)}{\sqrt{d}}, \quad if \ d\geq threshold \end{cases} \tag{2}

其中, RR 表示互相关计算得出的 response value,dd 表示连续两帧间预测目标位置间的距离。ii 表示模态(tt 是红外图像,vv 是可见光图像),thresholdthreshold 是实验得出的经验值。

然后把权重标准化/归一化:

wv=weightvweightv+weightt,wt=weighttweightv+weightt,(3,4)w_v = \frac{weight_v}{weight_v+weight_t}, \\ w_t = \frac{weight_t}{weight_v+weight_t}, \tag{3,4}

2)FEATURE FUSION

对于模板特征不应用模态权重,融合后的模板特征为:

φ(zv)⊕φ′(zt)=concat(φ(zv), φ′(zt))(5)\varphi(z_v) \oplus \varphi'(z_t) = concat(\varphi(z_v),\ \varphi'(z_t)) \tag{5}

对于搜索特征应用模态权重,并且第二帧开始每一帧都更新权重:

φ(xv)⊕φ′(xt)=concat(wv×φ(xv), wt×φ′(xt))(6)\varphi(x_v) \oplus \varphi'(x_t) = concat(w_v \times \varphi(x_v),\ w_t \times \varphi'(x_t)) \tag{6}

IV. EXPERIMENTS#

A. IMPLEMENTATION DETAILS#

损失函数如下,对于response map DD,y[u]y[u]是 labeled value,v[u]v[u]是 ground-truth value,D中的每个元素u∈Du\in D:

L(y,v)=1∣D∣∑u∈Dlog(1+exp(−y[u]⋅v[u]))(7)L(y,v) = \frac{1}{|D|}\sum_{u\in D}log(1+exp(-y[u] \cdot v[u])) \tag{7}

Siamese网络的参数 θ\theta 通过对式7使用SGD获得。

C. EVALUATION METRICS#

使用成功率(SR)和精确率(PR)来评估融合跟踪性能。

  • 成功(Success)是指预测框和真实框之间的overlap(就是 iou)大于一个阈值。

  • 精确(Precision)是指预测框和真实框中心位置误差 the center location error (CLE) 小于一个阈值。

VI. DISCUSSION#

B. INFRARED-SPECIFIC NETWORK#

作者使用ImageNet训练网络,作者认为如果用红外图片微调 infrared network,将会进一步提升网络性能。

C. FEATURE FUSION NETWORK#

论文使用人工定义的权重,作者将会采用更智能的方法——例如设计子网络学习权重(我也是这么想的)

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SiamFT
https://blog.furjesk.com/posts/MMOT-paper-SiamFT/
作者
Furjesk
发布于
2023-11-22
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CC BY-NC-SA 4.0
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