目标跟踪KCF学习笔记-公式推导

1. 脊回归
设训练样本集为目标跟踪KCF学习笔记-公式推导,样本xi为列向量,其线性回归函数目标跟踪KCF学习笔记-公式推导目标跟踪KCF学习笔记-公式推导是列向量表示权重系数,可通过最小二乘法求解:


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其中目标跟踪KCF学习笔记-公式推导为正则化参数,防止发生过拟合,写成矩阵形式:

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其中目标跟踪KCF学习笔记-公式推导的每一行代表一个样本,目标跟踪KCF学习笔记-公式推导为列向量,每一个元素对应一个样本的标签,可求得线性回归的最小二乘方法解为:

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接下来为公式的推导过程:

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在傅立叶域中有,目标跟踪KCF学习笔记-公式推导,进一步得到:

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2. 循环位移&循环矩阵
KCF中所有的训练样本都是通过对目标样本进行循环移动获得,向量的循环可有排列矩阵得到,比如

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这样就使x在垂直方向上偏移了一个元素,目标跟踪KCF学习笔记-公式推导,偏移量为u,u为负表明向反方向偏移,所以由一个向量目标跟踪KCF学习笔记-公式推导可以通过不断的乘上排列矩阵得到n个循环移位向量,将这n个向量依序排列到一个矩阵中,就形成了x生成的循环矩阵,表示成C(x):

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循环矩阵X能被傅立叶矩阵对角化:

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其中X为原向量x生成的循环矩阵,F为离散傅立叶矩阵,可以用一个复数目标跟踪KCF学习笔记-公式推导表示,其中N为方阵F的尺寸

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其中目标跟踪KCF学习笔记-公式推导表示离散傅立叶变换的结果,进一步的推导,线性回归系数 W 可以通过离散傅里叶变换得到点乘运算,免去了求逆计算,大大提高速度。将目标跟踪KCF学习笔记-公式推导代回脊回归公式中:

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根据对角矩阵的性质:

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则进一步化简为:

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综上,线性回归系数W可以通过向量的离散傅立叶变换和对位乘法计算得到,点积运算取代矩阵运算,同时避开拉矩阵求逆,大大加快了运算速度。
3. 非线性回归
将线性转化为非线性,目标跟踪KCF学习笔记-公式推导把特征映射到高维空间。目标跟踪KCF学习笔记-公式推导结果存于核矩阵K中,K是所有训练样本的核相关矩阵:

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进一步推导:

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其中矩阵K为循环矩阵,在这里就不证明,将K的第一行记为目标跟踪KCF学习笔记-公式推导,那么K就可以记为目标跟踪KCF学习笔记-公式推导,接下来的推导跟前面的线性回归类似:

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左右两边同时进行离散傅立叶变换:

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4. 快速检测
在检测部分,我们针对测试图像 z 的所有(循环移位)样本目标跟踪KCF学习笔记-公式推导进行分类,于是有目标跟踪KCF学习笔记-公式推导
令:目标跟踪KCF学习笔记-公式推导
那么就有:
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进一步得到:

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其中目标跟踪KCF学习笔记-公式推导是对称向量

最后得到:

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公式推导到此结束!!!!