klt tracking

43
KLT Tracking Lecture10

Upload: vantu

Post on 19-Jan-2017

247 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: KLT Tracking

KLT Tracking

Lecture‐10

Page 2: KLT Tracking

Kanade‐Lucas‐Tomasi

SIMON BAKER AND IAIN MATTHEWS, “Lucas‐Kanade 20 Years On: A Unifying Framework”, IJCV, 2004.

Page 3: KLT Tracking

Tracking

• Tracking deals with estimating the trajectory– of an object in the image plane as it moves around a scene.

• Object tracking (car, airplane, person)• Feature (Harris corners) Tracking • Single object tracking• Multiple Object tracking• Tracking in fixed camera• Tracking in moving camera• Tracking in multiple cameras

Page 4: KLT Tracking

Tracking A Single Point

Page 5: KLT Tracking

Tracking Bounding Boxes

Page 6: KLT Tracking

Tracking Object Contours

Page 7: KLT Tracking

Multiple Fixed & Overlapping Cameras Tracking

Camera1 Camera2 Camera3

Page 8: KLT Tracking

Multiple Fixed & Non‐Overlapping Cameras Tracking

Page 9: KLT Tracking

Tracking In Moving Camera

Page 10: KLT Tracking

ECCV‐2012• Hamid Izadinia, Imran Saleemi, Wenhui Li and Mubarak 

Shah, (MP)2T: Multiple People Multiple Parts Tracker, European Conference on Computer Vision 2012, Florence, Italy, October 7‐13, 2012. [Video of Presentation]– http://www.youtube.com/watch?v=YhyMcWnJf9g&feature=plcp

• Amir Roshan Zamir, Afshin Dehghan and Mubarak Shah, GMCP‐Tracker: Global Multi‐object Tracking Using Generalized Minimum Clique Graphs, European Conference on Computer Vision 2012, Florence, Italy, October 7‐13, 2012. [Video of Presentation]– http://www.youtube.com/watch?v=f4Muu1d7NhA&feature=plcp

Page 11: KLT Tracking

PETS2009‐S2L1 Results

11

UCFComputer Vision Lab

http://www.youtube.com/watch?v=f4Muu1d7NhA&feature=plcpECCV 2012 

Page 12: KLT Tracking

Person Tracking

Part Tracking

http://www.youtube.com/watch?v=YhyMcWnJf9g&feature=youtu.beECCV2012

Page 13: KLT Tracking

Frame‐1 Frame‐4Frame‐3Frame‐2 Frame‐n

Page 14: KLT Tracking

KLT(Kanade‐Lucas‐Tomasi) Tracker

Frame‐1 Frame‐4Frame‐3Frame‐2 Frame‐n

Page 15: KLT Tracking

Simple KLT Algorithm

1. Detect Harris corners in the first frame2. For each Harris corner compute motion 

(translation or affine) between consecutive frames.

3. Link motion vectors in successive frames to get a track for each Harris point

4. Introduce new Harris points by applying Harris detector at every m (10 or 15) frames

5. Track new and old Harris points using steps 1‐3.

Page 16: KLT Tracking

KLT Results

Page 17: KLT Tracking

KLT Results

Page 18: KLT Tracking

KLT Results

Page 19: KLT Tracking

KLT Results

Page 20: KLT Tracking

KLT Results

Page 21: KLT Tracking

How to estimate alignment?

Page 22: KLT Tracking

Basic Set of 2‐D Transformation

Richard Szeliski, "Computer Vision: Algorithms and Application". 

Euclidean (Rigid; rotation and translation)Similarity (Rotation, Translation  and Scaling)

Page 23: KLT Tracking

Summary of  Displacement Models(2‐D Transformations)

Translation

Rigid

Affine

Projective

Bi-quadratic

Bi-Linear

Pseudo-Perspective

Page 24: KLT Tracking

Displacement Models Parameterizations

Translation

Rigid

Affine

Homogenous coordinates

Page 25: KLT Tracking

Richard Szeliski, "Computer Vision: Algorithms and Application". 

Page 26: KLT Tracking

Derivative & Gradient

Page 27: KLT Tracking

Jacobian

Vector Valued Function

Carl Gustav Jacob Jacobi10 December 1804—18 February 1851 

Derivative?

Page 28: KLT Tracking

Displacement Model Jacobians

Translation

Rigid

Affine

Page 29: KLT Tracking

Finding Alignment

Baker et al, IJCV, 2004.

Page 30: KLT Tracking

Finding AlignmentFind       s.t. following is minimized

Assume initial estimate of        is known, find      

Find Taylor Series

Page 31: KLT Tracking

Differentiate wrt and equate it to zero

And equate it to zero to find 

Page 32: KLT Tracking

Algorithm (KLT)

1. Warp    with 2. Subtract     from 3. Compute gradient 4. Evaluate the Jacobian5. Compute steepest descent6. Compute Inverse Hessian7. Multiply steepest descend with error8. Compute 9. Update parameters

pW

pWI

1H

Page 33: KLT Tracking

Algorithm (KLT‐Baker et. al.)

1. Warp    with 2. Subtract     from 3. Compute gradient 4. Evaluate the Jacobian5. Compute steepest descent6. Compute Inverse Hessian7. Multiply steepest descend with error8. Compute 9. Update parameters

pW

pWT

1H

Page 34: KLT Tracking

Algorithm

1. Warp    with 2. Subtract     from   3. Compute gradient 4. Evaluate the Jacobian5. Compute steepest descent6. Compute Inverse Hessian7. Multiply steepest descend with error8. Compute 9. Update parameters

pW

p

WI

1H

Page 35: KLT Tracking

Baker et al, IJCV, 2004.

Page 36: KLT Tracking

Comparison of Bergan et al & KLT

Bergan

KLT

Page 37: KLT Tracking

References

• SIMON BAKER AND IAIN MATTHEWS, “Lucas‐Kanade 20 Years On: A Unifying Framework”, IJCV, 2004.

• Section 8.2, Richard Szeliski, "Computer Vision: Algorithms and Application". 

Page 38: KLT Tracking

Implementations

• OpenCV implementation : http://www.ces.clemson.edu/~stb/klt/

• Some Matlab implementation:Lucas Kanade with Pyramid– http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/30822

– Affine tracking : http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/24677‐lucas‐kanade‐affine‐template‐tracking

– http://vision.eecs.ucf.edu/Code/Optical_Flow/Lucas%20Kanade.zi

Page 39: KLT Tracking
Page 40: KLT Tracking
Page 41: KLT Tracking
Page 42: KLT Tracking
Page 43: KLT Tracking