TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.1, Jan uary 20 14 , pp. 724 ~ 7 3 3   DOI: http://dx.doi.org/10.11591/telkomni ka.v12i1.3364            724     Re cei v ed Ma y 29, 201 3; Revi sed  Jul y  8, 2013; Accept ed Augu st 18 , 2013   Multiple-feature Trackin g  Based on the Improved   Dempster-Shafer Theory       Jie Cao 1 Lei l ei Guo* 1 Xing Meng 1 Di Wu 1 School of Co mputer an d Co mmunicati on, L anzh ou U n iv er sit y  of T e chnol og y, Lanz ho u, 730 05 0, PR Chin a   2 Colle ge of Ele c trical an d Information En gin e e rin g , Lanz hou  Universit y  of T e chn o lo g y , Lan zhou, 73 00 50,  PR China  *Corres p o ndi n g  author: L e il ei  Guo, e-mail: 7 455 41 228 @qq . com      A b st r a ct   De mpster-S haf er evid enc e theory is w i de ly used i n   the fie l ds of decis ion  l e vel i n for m ati o n fusion.   In order to ov erco me th e pr obl e m  of the  counter- i ntuitiv e  results e n co untere d  w hen  usin g De mpster ’s   combi natio n ru le to combin e  the evide n ce s w h ich ex ist  hig h  conflict, a mo difie d  se que ntial w e ig h t ed   evid ence  co mb inati on  is pr op osed. F i rstly, t he cre d i b il ity of  each  evi d e n c e  can  b e  o b tai ned  bas ed  on  K-L   distanc e, besi des, the u n c e rtaint y of e a c h evid enc can o b tain ed  base d  on i n formati on  entr opy.  Si mu l t an e o u s l y , u s i n g th e   u n c e r ta i n ty o f   e a c h  e v id en ce  to   im p r o v e  the  cre d i b i li ty o f  e a c h  e v id en ce , then  the w e ig hts of the b o d i es of  e v ide n ce  are o b t aine d b a sed  o n  the i m prov ed  credi bil i ty of e a ch ev id ence, t h e   w e ights gen er ated are us ed  to mod i fy the bod ies of ev id ence i n clu d in g  the previo us combi natio n re sult,  the prev io us e v ide n ce  and  the n e w  arrivi n g  bo dy of   evid ence  at curre n t  step. F i nal ly, accord in g to t h e   De mpster s  co mb in ation ru le , the w e ighted avera ge co mb in ation res u lts can be  obtai ne d. In th e   exper imenta l  p a rt, the i m pr ov ed  meth od  is  used t o  fuse  v i deo  multi p le f e atures i n  targ e t  tracking syst em  and  co mp are d  the res u lts w i th the st and ard  D-S the o ry.   T he si mul a tion  r e sults s how  th at the  prop ose d   meth od h a s be tter performanc e.    Key wo rd s : ob ject tracking, p a rticle filter, D- evidence theory, m u lti-feature fusion        Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Obje ct tracki ng ha s many  application s  in the  field of comp uter  vision, su ch  as visu al  surveill an ce,  Intelligent meeting  syst em, autom at ic navigatio n  of robots,  human -comp u ter   intera ction, m u lti-medi a system and so o n  [1]. In  t he real trackin g  p r ocess,  different feature s  are   use d  to represe n ted o b je ct, su ch  as  colo r hi stog rams [2], ed g e  [3] and m o tion. Du e to  the  unpredi ctable  compl e x ch ange of b a ckgroun d an d   object’ s fea t ure can  cha nge ove r  time.  Hen c e,  usin g  a  single  fea t ure  can ' t tra c k obj ect  ro bustly. The  fusio n  of m u l t i-feature  is  an  effective mea n s to solve th e probl em s.  Re cently, ma ny tracking  algorith m b a se on m u l t i-feature fu si on are prop ose d  by  resea r chers.  The mai n  differen c e s  of al gorithm i s  th at the feature  extraction  a nd the differe nt  fusion st rate gies. The  D-S evidence theory fusi on  has attra c ted  many rese a r ch ers’ attent ion.  Evidence  the o ry, also  kno w n a s   Dem s p t er-Shafe r   (D-S), first p r op o s ed i n  1 967  b y  the De mpst er  [4], later be  improve d  a nd p r omote d  in 19 76 by  Shafte [5]. Evidence  the o ry is a u s e f ul  uncertainty re aso n ing the o ry and provid e s  a po we rful  method fo r the expre s sion  and synth e si of uncertai n   informatio n. Given the s advantag es , it  has  b een  su ccessfully applie to  d a ta   fusion, ta rget  recognitio n  a nd intellig ent  deci s io n-m a ki ng  system [6] .  In the  frame w ork of  pa rticle   filter, the ide a  of Eviden ce theo ry is  use d   to fu se  the bl ock  color  histo g ra m and  Di sta n ce   measure of the maximum  gradi ent by Z ou [7]. The id ea of eviden ce theory i s  al so u s e d  to fuse   pluralitie s fea t ures of targ e t  by Cao [8,  9]. Although these method s adopt s evid ence theory to   fuse target’s  multiple featu r es,  D-S evid ence t heo ry is se nsitive to  noise a nd h a s lo w tra cki ng  robu stne ss in  stro ng  noi se  enviro n ment . Simult aneo usly, D-S evi den ce h a s “o ne ticket vet o ”,  “poo r ro bu stn e ss”a nd othe r defects.   In orde r to so lve the pro b l e ms of  D-S e v idence, man y  algorithm have bee n i m prove d   by schol ars,  whi c ca n b e  divided  into  three  ca tego ries. T he fi rst  method  is a  amend ment  of  combi nation   rule s of  D-S  eviden ce th eory, an its essen c e  is  to remove  n o rmali z atio step  whi c h d eal with the  redi stributio n of  confli ct  information in  co mbination  rul e s. Th e typical   improve d  alg o rithm  by [10 ]  assign ed th e conflict s  inf o rmatio n of e v idence to th e focal ele m ent  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA   TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  724 – 7 3 3   725   whi c h is  assi gned a  gre a ter ba si c pro bability as sig n ment amo n g  the focal e l ements,  whi c calle d ab so rp tion method.  This al go rith m is  simple  i n  appli c ation,  but lost the  combi nation  of  multi-source  data  inte rcha nge ability.  The se con d   method i s   o n ly to modif y  the source  of  eviden ce, a n d  do esn't mo dify the comb ination  ru le.   The typi cal i m prove d  met hod s a r e: M u rphy  [11] usi ng  method  of  si mple ave r a g i ng, the  disad v antage  of thi s  m e thod  do esn't  con s ide r  the  relation shi p  b e twee n the evidences. On  the basis  of  Murply, Den g  [12] introduced the eviden ce  distan ce  fun c tion to  obta i n the  credib ility of  evide n ce. It  conv erge s fa ste r  than M u rph y ’s   averagi ng m e thod. The  third metho d  is to modify  the  rules  of evide n ce  co mbin ation on  the  ba sis  of handin g  the eviden ce source. T he typical imp r ove d  algorith m  is Li [13]. This algorith m  first l discou nted the pro c e ssi ng  of t he evidence source, a nd then used  Demp ster co mbination rul e whi c h re mov e  the norm a lization fa ctor  to combin e a nd allo cated  confli ct information acco rding   to the su ppo rt of focal el e m ent. The m e thod  can  de alt with the e v idences  und er hig h   confli ct  situation. Th ese imp r ove d  method s were lack  of  practi cal ap plicatio n, onl y used num erical   example s  to   verify their va lidity. However, for  the  m u lti-se nsor da ta fusio n , the  ch ang e of  d a ta  sou r ce is sust ained a nd the  environm ent is more com p lex.  For the  co mp lexity and instability of targ et tr ackin g  sy stem; this  pa per  pro p o s ed  a ne tracking al go rithm of multi-feature s  fusi o n  based  the improve d  evid ence theory. But currently the   fusion of evid ence theori e s is base d  on  batch fu sion.  In the actual time, the time of obtainin g   informatio n with se nsor  su ccessively  divided.  Th e sen s o r can't re ceive  all the evide n ce   sou r ces at th e same  time. Thu s  thi s   pa per ado pts seque ntial fu si on m e thod.  Whe n  the  sy stem   colle cts  a ne w evide n ce, u s ing K - L di sta n ce  and th e e v idence un ce rtainty to mod i fy the previo us  combi nation  result, the p r e v ious evid en ce and th ne w arriving  bo dy of evi den ce at cu rrent st ep;  according  to  Dem s pte r   co mbination  rules to  comp let e  the  cu rrent  step  evide n ce combin atio ns.  On the o ne h and, we u s nume r ical ex ample s  to  de monst r ate the  effectivene ss of the propo se d   algorith m . On the other ha nd, the algori t hm is in trod uce d  to video multi-features fusi on, wh ich   has a  signifi cant pra c tical  meanin g In the re st of  this pa per,  we expl ain th e sh ortcomin gs a nd o u r al gorithm i n  Se ction 2.  Experimental  re sults  and  analysi s  a r e re porte d i n  Sectio n 3.  We  con c lu de this  pap e r  in    Section 4.       2. The Propo sed Algori t h m   The ba si c co nce p ts of  D-S evidence theory  can  be  see n  in the  referen c e s  [1 ,2]. This  se ction firstly  introdu ce s the sh ortcomi ngs of  D-S e v idence theo ry, and then  our alg o rithm  is   given.    2.1 D-S Ev id ence Th eor y ’s Shortcomi ngs   The  ration ality of com b ina t orial the o ry i s  p r oved  in t heory  by De mpste r  a nd  Shafer.  Other  algo rithms in  deali ng with  un ce rtainty can  n o t be compa r ed  with D-S  eviden ce th eory.  Actually  the utilization of D- S evidence theory may cause  some problems. We often  use  example s  to analyze the insuffici ent of D-S evide n ce  theory.      Table 1. The  BPA for EX1     Table 2. The  BPA for EX2   Table 3. The  BPA for EX3       EX1: Two  groups of Basi c Proba bility Assignment (BPA) evi dence reports  are show in  table 1. After eviden ce co mbination fo rm ula, we can  obtain the fusion results a s m(A)=m(B )=0 .  m(C)=1, K=0.9999.     Re sults sho w  that fu sion  ta rget i s   C, T h i s   i s   obviou s ly  agai nst  with   our no rmal  co gnition In D-S eviden ce, K reflect s  the confli ct betwee n  ev ide n ce s. In this example it is con c lu ded th at K  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          Multiple-fe a tu re Tracking B a se d on the Im prov e d  De m p ster-Sh a fe r Theo ry (Leil e i Guo)  726 is 0.99 99, it mean s that th e co nflict bet wee n  two  gro ups  of eviden ce i s  con s ide r able. T he fu sion   result is not a d visabl e in this situatio n.  EX2: Two groups of Basi c Probability Assignme nt(BPA) evidence r eports are show in  table 2. After eviden ce co mbination fo rm ula, we can  obtain the fusion results a s   m(A) =m(B )= m(C ) m ( D) =m(E)=0.2, K=0.8.    Although the  two eviden ce s are exactly same in ta ble  2, it is concl uded that K is 0.8, it  mean s that the coeffici e n t K can n o t really  rep r esent the relation ship b e twee n the two  eviden ce s.  EX3: We  give  so me  eviden ce s g r ou ps a nd ma ke  the  fusio n  a c cordi ng the  D-S e v idence  theory. The groups  of  Basi c Probability Assignme nt (BPA) evidence report are  show i n  tabl e 3.  After evidence combi natio n formula, we  can o b tain th e fusion resul t s as:     m(A)=m(B )=0 .  m(C)=1, K=0.9999 99.     The fu sion  re sults cl early  n o t fit to peopl e’s  nor mal lo gic, the  re aso n  of thi s  ki nd  probl em   is that the ba sic tr ust di stri bution of  A is 0  whi c h from th e se con d  evi den ce. The  result of  A   alway s  eq ual  to ze ro, n o   matter h o much  the  ba sic tru s t di stribution from  other  eviden ce sup port A . Own i ng the cha r a c teri stics of one ticket  veto, this short c o m ing for D-S evidence   theory is very  deadly.     2.2. Weighte d  Ev idence Amendmen t Based o n  K-L  Dista n c e  and Ev idence Un cer ta int y   Measur e   Weig hted eviden ce ame n d ment ba sed  on K- L distance whi c prop osed by  [14] and   evidence uncertainty measure  consi s ts of two  steps. The fi rst  step obtains t he credibility of  eviden ce s base d  on K-L  distan ce. The se con d  step further a m endm ents t he credibility  of  eviden ce ba sed on evide n c e un ce rtaint y measu r e to  stren g th the effects of excellent eviden ce and to su ppre ss the effe cts of interferen ce eviden ce s.  K-L di stan ce  is al so  calle the rel a tive e n tr opy, it is a   measure of t he di stan ce b e twee n   prob ability di stributio n P  and p r ob abili ty dist ributio n Q. Assumi ng P and  Q  are p r o babi lity  distrib u tion fu nction s, the relative entrop y  of P with respe c t to Q ca n be define d  in equatio n (1 ):    n i i i i q p p Q P D 1 lg ) || (   (1)     K-L di stan ce  can  mea s u r e inform ation  distan ce  an d ha s the n a ture of  asy mmetric.  Ho wever, it  will hap pen th e  situatio n of  0 lg  whe n  u s ing  K - L di stan ce  di rectly m e a s ure the   distan ce of e v idences. Th en the modifi ed K- Ldi stan ce can b e  defi ned in eq uati on (2 ):     k i i i i A m A m A m m m d 1 2 1 1 2 1 ) ( ) ( lg ] ) ( [ ) , (   (2)     In equation (2 ),  0. 0001  1 m and 2 m  are basi c probabilit y assignment Establishing   the re co gniti on fr am ework of fu sion  system is  U 12 , n mm m as  th e   basi c  proba bi lity assignm e n t on the re co gnition fram e w ork.     Defin e  1 : Th e distan ce b e t ween evid en ce 1 m and  2 m can be  defined in eq uation (3 ):     ) , ( ) , ( ) , ( 1 2 2 1 2 1 m m d m m d m m D   (3)     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA   TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  724 – 7 3 3   727   Defin e  2 : After o b taine d  t he di stan ce  of all evide n c e s , the  su p port of  i m  can  be d e fined i n   equatio n (4 ):    1, 1 (, ) 0 . 0 0 0 1 i n ij jj i Dm m     (4)     Defin e  3 Th e cre d ibility of evidence  i m  ca n be define d  by equation (5):     n i n i i m Crd 1 ) (   (5)     () i Cr d m  reflects the  credibility proportion of  evi dences. It can al so  reduce the i n fluence  of  fusion result by low credibi lity evidence.   Funda mentall y  spea king, the essen c of ev idence  combi nation i s  the integra t ion of  inco nsi s tent i n formatio n, d e riving  a mo re definit ive  concl u si on fro m  the p r o c e s s of  com b inat ion .   Each  re ceive d  evide n ce h a un certai nty, but so me e v idences which  have ve ry  small  un ce rta i nty  have high  co nflict with oth e r eviden ce.  Therefore,  th e eviden ce which h a ve small uncertai n ty  sho u ld a ssi gn  small wei ght .   In orde r to measure evid e n ce u n certain t y,  we apply the pro p o s ed  equatio n by Klir [15].    Defin e  4 Th e eviden ce’ s  non spe c ific  can be defin ed  by equation (6):     A A A m m N 2 log ) ( ) (   (6)     Defin e  5 Th e eviden ce’ s  inco nsi s ten c y can b e  define d  by equation  (7):       AB B A B A B m A m m ST ) ( log ) ( ) (   (7)     Defin e  6 T he evide n ce’ s  u n ce rtainty  factor ba se d on th e evi den ce’ s  no n s pe cific  and   th e   eviden ce’ s  incon s i s ten c y can be defin ed  by equation (8):     ) ( ) ( ) ( m ST m N m   (8)     Whe n  the fo cal elem ent A  is  a sin g le  point  set, the  evid ence’s  non sp ecific is  ze ro,  the   overall  un ce rtainty is i n con s iste ncy. T h e n  the  eviden ce’s  un certai nty can  be  defi ned  by eq uati on  (9):     A A m A m m ) ( 2 log ) ( ) (   (9)      The credi bility of evidence s  ba sed o n  K-L dista n ce only con s id er the relative distan ce   betwe en  evidence, it do n’t co nsi der the  inhe rent   un certainty of ev iden ce. Fo r t h is  defe c t, we  apply the eviden ce’ s  un ce rtainty to  amend the credibi lity of evidences.     Defin e  7 Regarding th e  eviden ce’ s   uncertainty a s  qu estio ned  factor fo r t he cre d ibility of  eviden ce. Th en the amen d ed credibility of  evidence can be defin ed  by equation (10):     ) ( ) ( ) ( i i i m m Cred m Credm   (10 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          Multiple-fe a tu re Tracking B a se d on the Im prov e d  De m p ster-Sh a fe r Theo ry (Leil e i Guo)  728 Defin e  8:   Th e weig hts of eviden ce s ca n be define d  by equation (11):     n i i i i m Credm m Credm m 1 ) ( ) ( ) (   (11 )     Amende d re sults ma ke th e  eviden ce s which  hav e hi g h  un certai nty get greater  weights,  and ma ke the  evidences  which h a ve lower un ce rtainty have smalle r weight s.  Evidence  of  traditional   co rre ction  meth od i s   batch-t ype, it mea n s  that  the  eviden ce whi c wait fo r combin ation  are m odified  whe n  t he system colle ct all  eviden ce. Ho wever,  in   the  actual a pplica t ion, obtainin g  ev iden ce s are sequ entia l. So this paper propo se a new  sequ e n tial  weig hted evi den ce  com b i nation a p p r o a ch. T he  sp ecific ste p of eviden ce s com b inatio n  as  follows Step 1: for  o b tained fi rst  eviden ce a n d  se con d  evid ence:  1 new m   and  2 new m , and  reg a rd   11 co mb n e w mm  as the re sult  combi nation  of step 1.  The re sult s of modified eviden ce s as:      21 1 2 2 () ( ) w mm m m m    The eviden ce s co mbinatio n results of st ep 2 as:      22 2 co m b w w mm m    Step 2: for i=3:k: Assu min g  combi natio n results  of at current step  is related to previou s   combi nation  result,  previo us coll ecte d eviden ce   an d the  ne w a rriving  bo dy  of eviden ce   a t   cur r e n t  st ep a s :     11 1 1 () ( ) ( ) w c om b c om b n ew new n ew new ii i i i i i mm m m m m m       Then the result of combin ation at curre n t step ca n b e  defined by:  comb w w ii i mm m  Algorithm flowchart is   s h own on the right.                                    Figure  sho w s that the combinatio n re sults of ea ch step are not  only related to the new arri ving  body of evide n ce  at curren t step, but al so  relate to previou s  coll ected eviden ce  a nd previ o u s   combi nation  result. Besi de s, In each  co mbinati on  ste p , not only the distan ce of  evidence an d   but also the  uncertainty m easure i s  utili zed to  dete r mine the  wei ghts of t he  b odie s  of evid ence.  Then th e wei ghts g ene rat ed a r e u s e d  t o  modify  the  bodie s  of  eviden ce in clu d i ng the  previo us  combi nation  result, the  pre v ious  colle cte d  evide n ce a nd the  ne w a rriving  bo dy  of eviden ce   at  cur r e n t  st ep.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA   TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  724 – 7 3 3   729       Figure 1. Algorithm flowch art       3. Results a nd Analy s is  In ord e r to  fu lly verify the  validity of pro posed al go rithm, on th e o ne h and,  we  applie nume r ical example to ana lysis pr opo se d algorith m  a nd som e  cla s sic  D-S theo ry algorithm. On   the other ha nd, our ne algorith m  is applie d to  the video targ et tracki ng. Furthe rmo r e,  our  tracking  re sul t s are  comp ared with t he tracking results used  D-S the o ry.    3.1. Fusion Modeling Ba sed on D-S Ev idence  In this pape r,  we esta blish  a D-S fusio n  model for  video multipl e  feature s  u nder the  frame w ork of  the particle  filter. The particle f ilter ca n solve the probl em tra c king un de r the  nonlin ear, no n-Ga ussia n  model [16, 17 ].  The D-S fusi on model fo r video multiple feature s  un der the fram ewo r k of the  particl filter is sho w n in Figure 2 .  Read the kth fr ame ima ge from a video se que nce. Extract color  feature a nd e dge featu r e o f  the tar get. Map color fe ature a s  evid ence  1 m  and ed ge feature as  eviden ce 2 m .At the same time , read the  (k-1)th fram e pa rticle  set an get the kth frame pa rticle   set  { 12 , kk k N s X XX } by state tran sition. Map the pa rti c le set as th e frame of di scern m ent  Acco rdi ng to the colo r featu r e of the targ et, ma tch feature by cal c ul ating Bhattacharyya dista n c e   betwe en  current ch ara c te ristic and  ob ject cha r acte ristic.  Define  an ob se rva t ion pro babili ty  den sity functi on of th e p a rt icle to  mea s u r e the  si milari ty. At this poi nt, we  have  establi s h ed t he  D-S fusio n  model for video multi-fe ature fusi on.  In the mo del, the basic mappi ng s are  summ ari z ed as  follo ws:     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          Multiple-fe a tu re Tracking B a se d on the Im prov e d  De m p ster-Sh a fe r Theo ry (Leil e i Guo)  730 12 {, , }        kk k Ns X X X frame o f d isc e rnment      1      color h is to g ram f ea t u r e ev i d e n c e m 2   ed g e f ea t u r e e v i d en ce m     12 1 1 , 2 {, , } ( ) s s cc c k Ni i N ww w m X 12 2 1 , 2 {, , } ( ) s s tt t k Ni i N ww w m X           Figure 2. The  process of e s tabli s hin g   D-S model for video multi-fe ature fusi on       3.2. Numeric a l Example  Firstly, we ap plied the ne w algorithm, Sun [18],  Yager [19], Li [20] t o  s i mulation for Ex1,  We get the fu sion results which a r e sho w n in Tabl e 4       Table 4. Fu si on re sult of different situati o n         After simulati on the evide n c which p r ovided by  Ex  1,  we can clea r observe  the result  in  Table  4. The   algorith m  by  Yager is  pron e to t he  phe n o meno n of  o ne ticket veto . The al gorith m   of Sun ove r comes the  ph enome non  of  one  ticket  v e to, ho wever, this m e tho d  exist s  ma ny  unkno wn pa rts, so combin ation re sults  are not  cond uctive to making. The fusi on re sults  wh ich   cal c ulate d  fro m  the algorith m  of Li and our pr opo se d are content p eople’ s no rm al cog n ition.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA   TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  724 – 7 3 3   731   Secon d ly, this stu d y will compa r with some   cla s sic D-S evide n ce theory al go rithms.   We  will  dem o n strate  the  superi o rity the  ne w al go ri thm. Assume  that the ta rg et ha s th ree  m o st   likely states  at each mom ent. The frame of disce rnment is:  = { 1 1 XS t a t e 2 2 XS t a t e 3 3 X S ta te }.Data is  colle cted by five cameras. The  dates a r e sho w n in Tabl e 5 .       Table 5. The  BPA of evide n c e Evidence   BPA  State  output   m 1  m 1 (X 1 )=0 . 5  m 1 (X 2 )=0.2  m 1 (X 3 ) = 0.3 State1  m 2  m 2 (X 1 )=0    m 2 (X 2 )=0.9  m 2 (X 3 ) = 0.1 State2  m 3  m 3 (X 1 )=0 . 6   m 3 (X 2 )=0.1  m 3 (X 3 ) = 0.3  State1  m 4  m 4 (X 1 )=0 . 8  m 4 (X 2 )=0.1  m 4 (X 3 ) = 0.1 State1      From Ta ble 5 .  We can o b serve that thre eviden ce s suppo rt state  X1. But the e v idence  m 2  gives the state X2. So the fusio n  re sults sh ould gi ve state X1.      Table 6. Fu si on re sult of different algo rithms  Algorithm m 1 ,m 2  m 1 ,m 2 ,m 3  m 1 ,m 2 ,m 3 ,m 4   Dempster   m(X 1 )=0.00 00,   m(X 2 )=0.85 71,   m(X 3 )=0.14 29,   m(X 1 )=0.00 00,   m(X 2 )=0.66 67,   m(X 3 )=0.33 33 ,   m(X 1 )=0.00 00,   m(X 2 )=0.66 67,   m(X 3 )=0.33 33,   State output   State 2(Er ror )   State 2 (Er r or )   State 2(Er ror )   Y age r   m(X 1 )=0.00 00,   m(X 2 )=0.18 00,   m(X 3 )=0.03 00,   m(X 1 )=0.00 00,   m(X 2 )=0.01 80,   m(X 3 )=0.00 90 ,   m(X 1 )=0.00 00,  m(X 2 )=0.00 18,   m(X 3 )=0.00 09,   State output   State 2(Er ror )   State 2 (Er r or )   State 2(Er ror )   Sun  m(X 1 )=0.13 31,   m(X 2 )=0.47 27,   m(X 3 ) =0.1 364,   m(X 1 )=0.24 48,   m(X 2 )=0.28 51,   m(X 3 )=0.16 48,   m(X 1 )=0.33 41,   m(X 2 )=0.23 04,   m(X 3 )=0.14 16,   State output   State 2(Er ror )   State 2 (Er r or )   State 1(Co rrect)   Murph y   m(X 1 )=0.15 43,  m(X 2 )=0.74 69,   m(X 3 )=0.09 88 ,   m(X 1 )=0.39 15,   m(X 2 )=0.50 78,   m(X 3 )=0.10 01,   m(X 1 )=0.79 95,   m(X 2 )=0.17 54,   m(X 3 )=0.02 51,   State output   State 2(Er ror )   State 2 (Er r or )   State 1(Co rrect)   Thi s  s t ud m(X 1 )=0.42 06,   m(X 2 )=0.39 44,   m(X 3 )=0.18 50,   m(X 1 )=0.67 09,  m(X 2 )=0.12 92,   m(X 3 )=0.19 98,     m(X 1 )=0.85 53,  m(X 2 )=0.08 14,   m(X 3 )=0.06 32,   State output   State 1(Co rrect)   State 1 (Co rrect)   State 1 (Co rrect)       After sim u lati on the  evide n ce  which p r ovi ded  by Ta ble 5,  we   ca n cl ea r o b se rve the  result in T abl e 6. Th e alg o r ithms by D-S and Ya ge r are pro ne  to  exist  the  p h e nomen on of one   ticket veto, we always  can not get corre c t state.  The algorith m s of Sun has di sa dvantage of slo w   conve r ge nce, so  fusi on  re sults i s  n o t con ductive to  ma king. After ge tting the fou r t h  evide n ce, we  can ma ke  correctly de cision. The al gorithm  by Murp hy exce ssive  exag g e rated the  si ngle  eviden ce, this algo rithm h a s di sadva n tage of sl o w   converg e n c e. Simultaneo usly, the algorithm   by Murphy [21] identifies the  correct  target’s stat e when g e tting the fourth evidence. As  illustrate d in  Table  6, the  perfo rma n ce  of co nverg e n ce  of p r opo sed  algo rith m is  better t han  above al go rithms. T he  re aso n  is that  our propo se d algo rithm  can  strength en the  effect  of  cre d ible  evid ence fu rther  and  at the  sa me time  w e a k en  the  effect  of in credible   eviden ce fu rther.  So whe n  fusi ng two evid e n ce we can  get co rre ct  state.  Furth e rmore,  the ta rget’s  state X1   obtains 0.8553 degree of  suppor when fusi ng the fourth evidenc e, so the reliability of  our  algorith m  is b e st. Overall,  our p r op osed  algorithm i s  rational an d effective.    3.3 Video Multi-Fea t ure F u sion Trac king   The belo w  ex perim ent is that we u s ed  D-S  theo ry and pro p o s ed  algorith m  to fuse the  target’s two f eature s  incl u d ing  col o r fe a t ure  and   edg e featu r e. Th e len g th of thi s  vide seq u ence  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
ISSN: 2302-4 046                          Multiple-fe a tu re Tracking B a se d on the Im prov e d  De m p ster-Sh a fe r Theo ry (Leil e i Guo)  732 is 83 fra m e s , this video  se quen ce h a s t he followi ng chara c te risti c s: the backgro und inte rfere n ce   is bigg er, the target is ob scured by othe r similar g oal s.            Figure 3. Tra cki ng re sult s by:D-S evide n ce (th e   first row), p r op ose d  algorith m  (the se co nd ro w)  (Frame s:48,6 1 ,62,66,70,8 0 )       We  ca clea r ob serve  the  tracking  resul t s in  Figu re  3 .  From  Figu re 3,  we  ca n f i nd that  D-S  eviden ce  don’t  stably  track ta rget i n  complex  e n vironm ent.  Before  occlu s ion  as fram e 48,  becau se tra d i t ional eviden ce theo ry do n’t have pr e p r ocessin g  ste p , the particl es di strib u tio n  is  diverge n t. Our alg o rithm  has th e p r ep ro ce ssi ng  step, so the pa rticle s distrib u tion  is  con c e n trated.  Namely, ou r algo rithm i m prove s  the  tracking  accuracy  com p ared t r aditio nal   eviden ce the o ry. Wh en  occlu s ion  occu rs a s  frame s   (61, 62, 6 6 ). T he tra d it ional eviden ce can not   accurately tra ck th e target, on the  cont rary, our  algorithm c a n ac curately track   the target. After   occlu s ion as frame s   (70, 80),  tradition al  evi den ce  theory  ca n re cover the t r a cki ng. Thi s  vi deo  seq uen ce illu strate s that  prop osed al g o rithm i s   bett e r than  D-S eviden ce in t e rm s of overall  perfo rman ce.       4. Conclusio n   Demp ste r ’s rule of  co mbin ation  can  out -come   counte r -intuitive resu lts when  the  different  eviden ce to  b e  combin ed  a r e hi ghly  conf licting.The  p r opo sed  algo ri thm by jointly  usi ng the  K-L   distan ce of e v idence and  the un certai n t y meas u r e can efficiently  handle  co nflicting evide n c e   with b e tter  pe rforma nce of   conve r ge nce.Furthe rm o r e  ,use d o u alg o rithm  achiev ed the  tra c kin g   of  target.This achi evement has  a certai pra c tical signi fican c e.       Ackn o w l e dg ement  This work was supp orte d by the National Natu ral Scien c Found ation  of China  (612 630 31)      Referen ces   [1]    Hou ZQ, Han CZ. A surv ey  of visual tracking.  Acta Automatica Sinica . 20 06; 32(4): 6 03- 617.   [2]    Perez P, Hue C, Vermaak J, Gangn- ET  M.  Color-b ase d  p r oba bil i stic tracking . In: Proceedi ng of th e   7th Europ e a n  Confer ence  on  Computer Vi s i on. Lon do n, UK: Springer, 2 0 02: 661- 67 5.  [3  Ki m BG, Pa rk D J . U n su pe rvi s e d  vi de o   ob j e ct se g m en ta ti o n  a n d  tra c ki n g  b a s e d  on  ne w   e dge  features. Pattern Recognition  Letters . 200 4; 25(1 5 ): 173 1-1 742.   [4]    Dempster  AP.  Upp e r a n d  lo wer pr oba-  b iliti e s i nduc ed  b y   a mu lti-val ued   mapi ng.  An n Mathe m atic a l   Statistics . 1967 ; 3: 325-33 9.  [5]    Shafer G. A mathematic al the o r y  of ev ide n ce . Princeton: Pri n ceton U n iv ersit y  Press, 19 76 [6]    W ang Y, Z h e ng QB, Z h ang  JP. T a rget C l assificati on  of  the  Data  F u sion  in  Multic han nel  Usi n g   Dempster- Sh a f er Method.  J. Infrared Mi lli m. W a ves . 2002;  21(3): 22 9-2 3 2 .   [7]    Z ou W ,  Z hu ZP, Li Y, et al.  A method for tracki n g  ell i ptic al conto u r of a r bitrar y– pose h ead b a se d o n   particle fil- ter.  High T e c hno lo gy Letters . 200 9; (19): 128 8-1 29.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    ISSN: 2302-4 046   TELKOM NIKA   TELKOM NIKA  Vol. 12, No . 1, Janua ry 2014:  724 – 7 3 3   733   [8]    Cao J,  Li W .  Object T r acking  Method Base d on  Mu lti-featur F u sio n Jou r n a l   o f  L a n z hou U n i v e r si ty  of  T e chno logy . 2 011; 37( 2): 008 0-00 84.   [9]    Cao J, L i  W ,  W u  D. Multi- feature F u si on  T r acking Bas ed o n  A N e w  Particle F i lter Journa l of   Co mp uters . 20 12; 12(7): 2 939 -294 7.  [10]    Z hang SY, Pa n Q, Z hang HC. A Ne w  K i n d   of Combi nati on Ru le of Evi denc e T heor y .   C o n t ro l  and  Decision.  20 00 ; 15(5): 540-5 4 4 [11]    Murph y   CK. C o mbi n in g b e l i e f  functions   w h en  evid enc e c onflicts.  Information Fusion . 2 001;  2(1): 9 1 - 101   [12]    Den g  Y, Shi W K , Z hu Z F .  Effi cient  com b in ati on a ppr oach  of  conflict  evid en ce.  Infrared Millim . Waves 200 4; 23(1): 27 -32   [13]    Li W L , Guo KH. Combi nat ion ru les of   D-S evid ence  theor y   an d conflict pro b l e m.  System s   Engi neer in g- T heory & Practic e . 2010; 3 0 (8): 142 2-14 32.   [14]    Kull back L e i b l e r div e rge n ce  [EB/OL]. [2010- 11- 0 9 ]. http://en. w i ki pe dia. or g/ w i ki/KU LLBA C  K_l e ib ler _   diver genc e.  [15]    Harmanc e D,  Klir GJ. Meas urin g total u n c e rt aint y i n  De mpster-Shafer  theor y .  A  no vel ap pro a ch.   Internatio na l Journ a l of Gene ral Systems . 1 997; 22( 4): 405 -419.   [16]    Yun Ga o, Gu o- w u  Yua n , H ao Z h ou,  et,  al.  Ob je ct Descri p to C o mbin i n g  Co lo r and  De te cti o n .   T E LKOMNIKA Indon esi an Jou r nal of Electric al Eng i ne eri n g .  2013; 1 1 (6): 3 072- 307 9.   [17]    Indah Ag ustie n , Siradj udd in,   M Rahmat W i d y anto, T   Basaru ddi n.  Particle F ilter  w i t h  Gaussi an   W e ighti ng for  Huma n T r acking.  T E LKOMN I KA Indon esia n Jour nal  of E l ectrical  Eng i n eeri n g . 2 012 ;   10(4): 80 1-8 0 6 .   [18]   Yager  R. On  th e D e mpster-Sh a fer frame w o r k  an ne w   com b inati on r u l e s.  In formati o n  Scie nces . 19 87 41(2): 93- 13 7.  [19]    Sun Q, Ye XQ , Gu W K . A new   com b i natio n  rules of evi d e n ce the o r y Ac ta Electronic a   Sinic a . 200 0;  28(8): 11 7-1 1 9 .   [20]    Li B C , W a n g   B, W e i J,  et  al. An  e ffici ent  comb inati o n  r u le  of  evid enc e the o r y .   Jo ur nal  of  Data   Acquis i tion & P r ocessi ng . 20 0 2 ; 17(1): 33-3 6 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.