I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m p ute E ng in ee ring   ( I J E CE )   Vo l.   10 ,   No .   2 A p r il   2 0 2 0 ,   p p .   1 3 1 7 ~1 3 2 6   I SS N:  2 0 8 8 - 8708 DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ec e . v 1 0 i 2 . p p 1 3 1 7 - 1 3 2 6          1317       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m/in d ex . p h p /I JE C E   O bje cts d etec tion  a nd t ra c k ing  usin g  f a st princi ple co m po nen purist and   k a l m a n f ilt er       H a deel  N.   Abdu lla h Nu ha   H .   Abdu lg ha f o o r   De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   Un iv e rsity   o f   T e c h n o lo g y ,   Ir a q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ma y   2 4 ,   2 0 1 9   R ev i s ed   Oct  1 5 ,   2 0 1 9   A cc ep ted   Oct  2 7 ,   2 0 1 9       T h e   d e tec ti o n   a n d   trac k in g   o f   m o v in g   o b jec ts  a tt ra c ted   a   l o o f   c o n c e rn   b e c a u se   o f   th e   v a st  c o m p u ter  v isio n   a p p li c a ti o n s.   T h is  p a p e r   p r o p o se a   n e w   a lg o rit h m   b a se d   o n   se v e ra m e th o d f o id e n ti fy in g ,   d e tec ti n g ,   a n d   trac k in g   a n   o b jec in   o rd e t o   d e v e lo p   a n   e ff e c ti v e   a n d   e f f i c ien sy st e m   in   se v e ra a p p li c a ti o n s.   T h is  a lg o rit h m   h a th re e   m a in   p a rts:  th e   f irst  p a rt  f o b a c k g ro u n d   m o d e li n g   a n d   f o re g ro u n d   e x trac ti o n ,   th e   se c o n d   p a rt  f o sm o o th i n g ,   f il t e rin g   a n d   d e tec ti n g   m o v in g   o b jec ts  w it h in   th e   v id e o   f ra m e   a n d   th e   las p a rt  in c lu d e trac k in g   a n d   p re d ictio n   o f   d e tec ted   o b jec ts.  In   th is  p r o p o se d   w o rk ,   a   n e a lg o rit h m   to   d e tec m o v in g   o b jec ts  f ro m   v id e o   d a ta  is   d e sig n e d   b y   th e   F a st   P ri n c ip le   Co m p o n e n P u rist   (F P CP ) .   T h e n   w e   u se d   a n   o p t im a l   f il ter  th a t   p e rf o r m w e l to   re d u c e   n o ise   t h ro u g h   th e   m e d ian   f il ter.  T h e   F a s Re g io n - c o n v o lu ti o n   n e u ra n e tw o rk (F a st -   RCN N)  is  u se d   to   a d d   sm o o th n e ss   to   th e   sp a ti a l   id e n ti f ica ti o n   o f   o b jec t s a n d   th e ir   a re a s.  T h e n   th e   d e tec ted   o b jec is   trac k e d   b y   Ka l m a n   F il ter.  Ex p e ri m e n tal  re s u lt s h o w   th a t   o u a lg o r it h m   a d a p ts   to   d if fe re n situ a ti o n s a n d   o u tp e rf o rm m a n y   e x isti n g   a lg o rit h m s .   K ey w o r d s :   B lo b   an aly s is   Fas p r in cip le  co m p o n e n p u r i s t   ( FP C P   Kal m a n   f ilter   Ob j ec t d etec tio n   Ob j ec t tr ac k in g   Co p y rig h ©   2 0 2 0   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Had ee l N .   A b d u lla h ,     Dep ar t m en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Un i v er s it y   o f   T ec h n o lo g y ,   Al - S in aa   S tr ee t,  B ag h d ad ,   I r aq .   E m ail 3 0 0 0 2 @ u o ec h n o lo g y . e d u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   T h p r o ce s s   o f   tr ac k in g   i s   o n o f   th m ai n   ta s k s   in   co m p u t er   v is io n   [ 1 ] .   I h as  an   i m p o r t an t u r n   i n   m an y   ar ea s   o f   r esear ch ,   s u c h   as  m o v e m e n o b j ec ts ,   r ec o g n i tio n   an d   a n al y s is   h u m an   a n d   n o n h u m a n   Vital it y ,   3 r ep r esen tatio n ,   m o b ilit y   i n   v eh ic les,  a n d   o th er s .   Ob j ec tr ac k i n g   is   th m o s co m m o n   in   a u to m ated   m o n ito r i n g   ap p licatio n s   b ec a u s th e   in d i v id u a h u m a n   e m p lo y er   ca n n o m an a g t h co n tr o lled   ar ea ,   esp ec iall y   w h e n   th n u m b er   o f   ca m er as  r aises .   A l s o ,   in   t h m ed ici n al  a p p licatio n ,   th o p er ato r   ca n n o t   s o m eti m es  a n al y s e   th v id eo   tak e n   b y   th d e v ice .   I is   also   u s ed   in   s ec u r it y   s y s te m s ,   tr a f f ic  m a n ag e m e n s y s te m s ,   a n d   o th er s .   T h tr ac k in g   s y s te m   ca n   tr ac k   s in g le  o r   m u l tip le  an i m atio n   o b j ec ts   in   d if f er en e n v ir o n m e n ts   [ 2 ] .   I n   g en er al ,   th o b j ec d etec tio n   an d   tr ac k in g   s y s te m   i n clu d e s   th d i f f er en s ta g es  lik b ac k g r o u n d   s u b tr ac tio n ,   o b j ec d etec tio n ,   an d   o b j ec t tr ac k in g   as sh o w n   i n   th b lo ck   d ia g r a m   in   Fi g u r 1 .   I n   m an y   f ield s   o f   i m a g p r o ce s s i n g   an d   co m p u ter   v is io n   ap p licatio n s ,   th b ac k g r o u n d   m o d elin g   is   an   i m p o r tan s tep ,   also   k n o w n   a s   f o r eg r o u n d   d etec tio n ,   w h ich   e x tr ac ts   t h f o r eg r o u n d   o f   th im ag f o r   s u b s eq u e n t   p r o ce s s in g   ( s u ch   as  o b j ec s el ec tio n   an d   id en tif ica tio n )   f r o m   b ac k g r o u n d .   T h ese  ar e   th m o s i m p o r tan ar ea s   o f   th p ictu r e,   w h ic h   ar ca lled   o b j ec ts   s u ch   as  h u m a n s ,   ca r s ,   tex t s ,   etc.   T h is   s tag m a y   b af ter   th p r e - p r o ce s s in g   p h a s o f   th i m a g e,   w h ich   m a y   i n cl u d n o is r ed u ctio n   o f   i m ag e s ,   an d   b ef o r th s u b s eq u e n t   tr ea t m e n p h ase  s u ch   as  m o r p h o lo g y ,   etc  [ 3 ] .   A   m o r co m m o n   w a y   to   d etec m o v i n g   o b j ec ts   in   v id eo s   is   b ac k g r o u n d   s u b tr ac tio n .   T h b asic  p r in cip le  is   to   d etec m o v i n g   o b j ec ts   f r o m   t h d if f er e n ce   b et w ee n   th c u r r en t   f r a m a n d   t h r ef er e n ce   f r a m e,   o f ten   ca lled   " b ac k g r o u n d   i m a g e"   o r   " b ac k g r o u n d   m o d el" .   So m co m m o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 0   :   1 3 1 7   -   1326   1318   m et h o d s   in   th is   ar ea   i n cl u d t h u s o f   f r a m d i f f er en tiat io n ,   o p tical  f lo w ,   a n al y s is   o f   p r in cip al  co m p o n e n t s ,   b ac k g r o u n d   m i x t u r m o d els [ 4 ] .   T h f o r eg r o u n d   r ep r ese n ts   th o b j ec o f   in ter est   in   s ce n e.   T o   r e p r esen an   o b j ec t,  f ea tu r es  ar e   ex tr ac ted   th at  u n iq u el y   d e f in e s   an   o b j ec t.  T h e s f ea tu r e s   o r   th d escr ip to r s   o f   a n   o b j ec ar th e n   u s ed   to   tr ac k   th o b j ec t.  A   f ea tu r i s   a n   i m a g p atter n   t h at  d i f f er en tia tes  a n   o b j ec f r o m   its   n ei g h b o r h o o d .   T h f ea tu r es  o f   an   o b j ec ar e   co n v er ted   in to   d escr ip to r s ,   also   r ef er r ed   to   as  ap p ea r an ce   f ea tu re s ,   u s i n g   s o m e   o p er atio n s   ar o u n d   th f ea t u r es  [ 2 ] .   T h co m m o n l y   u s ed   o b j ec r ep r esen tatio n s   f o r   tr ac k i n g   ar ce n tr o id ,   m u l tip le  p o in t s ,   r ec tan g u lar   p atch ,   an d   co m p l ete  o b j ec c o n to u r ,   etc.   w h ile   th d escr ip to r s   o f   an   o b j ec s u c h   as  p r o b a b ilit y   d en s itie s   o f   o b j ec t a p p ea r an ce   ( His to g r a m ) ,   te m p late,   b lo b   an al y s i s ,   etc.     T h o b j ec t   tr ac k in g   is   to   s elec t   an d   g iv in d i v id u al  p ath s   to   e ac h   o b j ec t   in   th v id eo   s eq u en ce .   Ob j ec ts   ca n   b h u m an s   o n   th s tr ee t,  ca r s   o n   th r o ad ,   p lay er s   o n   t h e   p itch ,   o r   f r o m   g r o u p   o f   an i m als.    T h o b j ec is   tr ac k ed   to   ex tr ac th e   o b j ec t,   id en ti f y   t h o b j ec an d   tr ac k   it,  an d   t h d ec is io n s   r elate d   to   th eir   ac t iv i ties .   T r ac e   o b j ec ts   ca n   b class if i ed   as  p o in ts   tr ac k in g ,   k er n el  tr ac k in g ,   an d   tr ac s h ad o w   i m ag e s .   T h g en er al   tech n iq u es o f   tr ac k i n g   s u c h   as   Kal m a n   Fil ter ,   P ar ticle  Fil ter ,   Me an   Sh if t M eth o d ,   etc  [ 5 ] .     T h m ai n   co n tr ib u tio n   o f   th i s   w o r k   i s :   a.   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   u s es t h FP C P   tech n iq u to   ex tr ac t th m o tio n   ar ea s   f r o m   d if f er en t   b ac k g r o u n d s   o f   th e   ca p tu r ed   v id eo   f r a m e   w i th o u t   th e   n ee d   f o r   f u r t h er   in p u t .   As  r es u lt,  s o   th e   o u tp u ts   h a v g o o d   s p ee d   an d   ac cu r ac y .   b.   Usi n g   t h m et h o d   o f   a n al y s i n g   t h s p atial   an d   te m p o r al  s i m u ltan eo u s l y   to   s elec t h e f f ec tiv p i x els  in   th m o tio n   zo n e s   an d   to   d eter m i n th ar ea   o f   th o b j ec at  t h s a m ti m u s in g   Fas R C N N .   I n   ad d itio n   to   u s i n g   e f f icie n tr ac k in g   te ch n iq u e,   Kal m an   Fil ter   i s   th u s   a n   ef f ic ien a n d   in teg r ate d   w a y   to   tr ac k   m u ltip le  o b j ec ts   in   th s a m c ap tu r ed   v id eo   f r a m e.   T h is   p ap er   is   o r d er e d   as  f o llo w s .   Sec tio n   2   e x p lain s   th r elate d   w o r k s .   Sectio n   3   ex p lain s   Me th o d o lo g ies  ( Ma th e m at ical   B ac k g r o u n d ) ,   Sectio n   4   ex p lain s   t h p r o p o s ed   A lg o r ith m .   Sectio n   5   ex p lai n s   th r esu lts   a n d   p er f o r m an ce   a n al y s i s .   Fi n all y   th co n c lu s io n s   in   Sectio n   6 .           Fig u r e   1 .   T h b lo ck   d iag r am   o f   o b j ec t a n d   tr ac k in g   s y s te m       2.   RE L AT E WO RK S   Sin ce   th la s f e w   d ec ad es,  m an y   r esear ch er s   h av p r o v en   alg o r ith m s   f o r   d etec tin g   an d   tr ac k in g   o b j ec ts .   I n   th is   s ec tio n ,   w d e m o n s tr ated   s o m o f   th ese  alg o r ith m s   r elate d   to   th p r o p o s ed   s y s te m .   A cc o r d in g   to   [ 6 ] ,   m o tio n   b r i m   is   ex tr ac t ed   in   p o lar - lo g   co o r d in ate,   t h en   t h g r ad ie n o p er ato r   is   em p lo y ed   to   co m p u te   th o p tical  f lo w   d ir ec tl y   i n   e v er y   m o tio n   r eg io n s ,   t h en   t h e   o b j ec is   tr ac k e d .   I n   th p r o p o s ed   w o r k   in   [ 7 ] ,   th ac tiv b ac k g r o u n d   r ec o n s tr u cted   an d   th o b j ec s ize  d ete r m in ed   as  p r eli m in ar y   ta s k ,   t o   ex tr ac an d   tr ac k   th o b j ec in   th f o r eg r o u n d  . T h m et h o d   in   [ 8 ]   is   th o b j e ct  d etec tio n   is   d o n b y   Ga u s s ian   Mix tu r Mo d el   ( GM M) ,   an d   th tr ac k i n g   is   d o n b y   Kal m an   Fil ter .   I n   t h is   m et h o d ,   Ob j ec d etec tio n   is   d eter m i n ed   b ased   o n   th s ize  o f   t h f o r eg r o u n d .   T h er ef o r E r r o r s   w ill  o cc u r   in   d eter m in i n g   th o b j ec s u ch   a s   th o b j ec an d   its   s h ad o w   ar m er g ed   as  a n   o b ject  o r   r ep r esen tin g   t w o   ad j ac en co m p o u n d s   a s   s i n g le  o b j ec t.  T h p ap er   [ 9 ]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Ob jects d etec tio n   a n d   tr a ck in g   u s in g   fa s t p r in cip le  co m p o n en t p u r is t a n d   ka lma n   filt er  ( H a d ee l N.  A b d u lla h )   1319   d ev elo p ed th alg o r ith m   i n cl u d es  o p tical  f lo w   an d   t h m o tio n   v ec to r   esti m atio n   f o r   o b j ec d etec tio n   an d   tr ac k in g .   T h d etec tio n   an d   t r ac k in g   s y s te m   i n   [ 1 0 ]   is   s o p h is t icate d   d ep en d   o n   o p tical  f lo w   f o r   d etec tio n ;   th o b j ec t tr ac k in g   i s   d o n b y   b lo b   an aly s is .   I n   P r ab h ak ar   et  al.   [ 1 1 ] ,   a   m o v in g   o b j ec tr ac k in g   s y s te m   u s in g   m o r p h o lo g ical  p r o ce s s i n g   an d   b lo b   an al y s is ,   w h ic h   ab le  to   d is tin g u i s h   b et w ee n   ca r   an d   p ed estrian   i n   th s a m v id eo .   I n   th p ap er   [ 1 2 ] ,   th f o r eg r o u n d   is   ex tr ac ted   f r o m   t h b ac k g r o u n d   u s i n g   m u ltip l e - v ie w   ar ch itect u r e.   Af ter   th at,   th f o r w ar d   m o v e m e n d ate  an d   ed itin g   s c h e m e s   ar u s ed   to   d etec th an i m ated   o b j ec ts .   Fin all y ,   b y   d etec tin g   th ce n ter   o f   g r av it y   o f   t h m o v in g   o b j ec t,  it  i s   u s ed   to   tr ac t h o b j ec b ased   o n   t h Kal m a n   f ilter .   I n   t h m et h o d   [ 1 3 ] ,   an i m ated   o b j ec ts   ar r ep r esen ted   as  g r o u p s   o f   s p atial  a n d   t e m p o r al  p o in ts   u s in g   t h Gab o r   3 f ilter ,   w h ic h   w o r k s   o n   t h s p atia an d   te m p o r al  an al y s i s   o f   t h s eq u e n ti al  v id eo   an d   is   th e n   j o in b y   u s i n g   th e   Min i m u m   Sp an n in g   T r ee .   T h p r o p o s ed   tech n i q u d escr ib ed   in   [ 1 4 ] ,   s p lit  in to   th r ee   s ta g es;  Fo r eg r o u n d   s eg m e n tatio n   s tag b y   u s in g   Mi x tu r o f   A d a p tiv Gau s s ia n   m o d el,   tr ac k in g   s ta g b y   u s i n g   t h b lo b   d etec tio n   an d   ev al u atio n   s tag e   w h ich   in cl u d es  th e   clas s i f icatio n   ac co r d in g   to   t h f ea tu r ex tr ac tio n .   T h p r o p o s ed   w o r k   i n   [ 1 5 ] ,   it  m er g ed   B ac k g r o u n d   Su b tr ac tio n   w it h   L o w   R an k   tech n iq u es  f o r   e f f ec tiv o b j ec d etec tio n .   Fin all y   th s u g g ested   alg o r ith m   i n   [ 1 6 ] ,   it  em p lo y ed   B ac k g r o u n d   Su b tr ac tio n   an d   K - Me a n s   C l u s ter in g   te ch n iq u es  to   d etec t   th m o v in g   o b j ec t   an d   tr ac k in g   it.  Af ter   ex p lo r in g   s o m o f   th p u b lis h ed   r esear ch   o n   th d etec tio n   an d   tr ac k in g   o f   th e   o b j ec t,  it  w a s   f o u n d   th at  th d i s co v er y   an d   tr ac k i n g   o f   th e   o b j ec is   co m p le x   tas k   b ec au s o f   m a n y   ele m e n ts   o f   d y n a m ic  tr ac k i n g   s u c h   as  d eter m in i n g   t h t y p o f   ca m er m o v in g   o r   s tatic,   t h r an d o m   ch a n g o f   th s p ee d   o f   th o b j ec t,  th in t en s it y   o f   li g h t a n d   d ar k n es s ,   etc.       3.   M E T H O DO L O G I E S ( M AT H E M AT I CAL B ACK G RO UND)     3 . 1 .     F a s t   P rincipa l C o m po n ent   P urs uit    FP C P   w a s   r ec en tl y   s u g g e s ted   as  p o w er f u alter n a tiv to   P r in c ip al  C o m p o n e n t s   An al y s is   ( P C A ) .   T h is   m e th o d   w il b u s ed   in   v ar io u s   ap p licatio n s ,   in cl u d in g   f o r eg r o u n d /b ac k g r o u n d   m o d el lin g ,   d ata  an al y s i s ,   w h et h er   in   te x t o r   v id eo   f o r m a t a n d   i m a g p r o ce s s in g .   T h PC A   w as  f o r m u lated   in i tiall y   [ 1 7 ] .      ,     | | | | +     | | | | 1       s . t.        = L  + S   ( 3 )       W h er R n   is   th o b s er v ed   m atr i x ,   || L|| o   is   th n u clea r   n o r m   o f   m atr ix   ( i.e .   | ( ) | )   an d   | | S | | 1   is   th l 1   n o r m   o f   m atr ix   S Nu m er o u s   ch a n g es  h av b ee n   m ad t o   eq .   ( 1 )   b y   ch an g i n g   t h r estri ctio n s   o n   s an ctio n s   an d   v ice  v er s a.     So   th at  t h eq .   ( 1 )   b e ca m e:      ,     1 2 | | + | |  +     | | | | 1     s . t.      || L | | o   t   ( 2 )     T h co n s tr ain | | L   | | o   is   ac tiv e,   r ep r esen ts   co n s tr ain o f   eq u alit y ,   s o   it  is   s u g g ested   th at   th alg o r it h m   r an k s   t h s a m r ath er   th a n   r elax   t h n u clea r   b ase,   s o   th f u n ctio n   i s   as  f o llo ws      ,   1 2 | | + | |  +     | | | | 1       s . t.        r a n k( L)     t   ( 3 )     T h is   ad j u s t m en i g n o r ed   th in itial  s elec tio n   o f   t h p ar a m eter   λ ,   th b ac k g r o u n d   m o d ellin g   c o m p o u n d   L   is   o f te n   lo w ,   a n d   in   p r ac tice,   t h er is   n o   d if f ic u lt y   i n   s e lecti n g   th ap p r o p r iate  v alu f o r   t .   A   n o r m al   p r o ce s s   to   s o lv ( 3 )   is   th alter n ati v m in i m izat io n :                      + 1     =      | |   +   | |      s . t.  r a n ( L)       t     ( 4 )   + 1     =        | | + 1   +   | |  +       | | | | 1   ( 5 )     T h e   ( 3 )   ca n   b s o lv ed   b y   tak i n g   p ar tial  Si n g u lar   Val u D ec o m p o s i tio n   SVD  o f   ( -   S k )   w i th   r e s p ec to   t.  w h ile  t h eq .   4   ca n   b s o lv ed   b y   e le m e n t - w i s s h r i n k a g e.   T h b ac k g r o u n d   o f   t h v id eo s   i s   s u p p o s e d   to   lie  in   lo w - lev el  s u b - s p ac e,   an d   th m o v i n g   o b j ec ts   s h o u ld   b in   th f o r eg r o u n d   as   i f   th e y   wer g r ad u all y   s o f in   th s p atial  a n d   te m p o r al  d ir ec tio n   [ 1 8 ] .   T h p r o p o s ed   m et h o d   in teg r ates  t h Fro b en i u s   a n d   l 1 - n o r m   b a s in to   u n i f ied   f r a m e w o r k   f o r   s i m u ltan eo u s   n o i s r ed u ctio n   a n d   d etec tio n .   T h Fro b en iu s   b ase   u s e s   th lo w - le v el   p r o p er ty   in   t h b ac k g r o u n d ; t h co n tr ast is   i m p r o v ed   b y   t h l 1   n o r m   s ta n d ar d .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 0   :   1 3 1 7   -   1326   1320   3 . 2 .     No is f ilte ring       An i m ated   d ig ital  p ictu r es  o f t en   o v er lap   w it h   s et  o f   n o is b ased   o n   p r ev ailin g   co n d itio n s .   So m o f   th is   n o is is   v er y   d is t u r b in g   wh en   i m p licated   in   alter i n g   t h i n ten s it y   o f   v id eo   f r a m es.  I s p o ils   p ix els  r an d o m l y   an d   d iv id es  i n to   t w o   e x tr e m lev els:   r elati v el y   lo w   o r   r elativ el y   h ig h ,   co m p ar ed   to   ad j a ce n p ix els  [ 1 1 ] .   Su b s eq u e n tl y ,   it  is   n ec es s ar y   t o   ap p ly   r ef i n e m e n tech n icalit ies  th at  ar ab le  to   h an d le  v ar i o u s   t y p es  o f   n o is e.   Mo r p h o lo g ical  p r o ce s s es a r p er f o r m ed   to   ex tr ac t   i m p o r tan f ea t u r es o f   u s ef u i m a g e s   i n   t h i m p er s o n a tio n   o f   s h ap es  in   th r e g io n   a n d   t h eir   d escr ip tio n .   W h a v u s ed   b o th   th e   m o r p h o lo g y   o f   t h clo s u r a n d   co r r o s io n ,   r esp ec tiv el y ,   to   r e m o v p ar ts   o f   th r o ad   an d   u n w a n ted   th in g s .   Af ter   th m o r p h o lo g ic al  clo s u r p r o ce s s ,   p r o v id ed   th at  th ap p ea r an ce   o f   th o b j ec t is n o t d estro y ed ,   an d   th at  m a n y   s m a ll p u n ctu r e s   an d   s ep ar ate  p ix el s   ar f illed   in   th f o r m   o f   o n la r g r ea l o b j ec t.   T h f o llo w i n g   is   th d ef i n itio n   o f   m o r p h o lo g i ca l c lo s u r p r o ce s s   an d   th ap p licab le  s tr u ct u r al  el e m en t   B .     P   *   B   ( P   B)   B   ( 6 )     W h er e:     = [ 0 0 1 0 1 0 1 0 0 ]   ( 7 )     T h m atr ix   P ,   w h ich   in cl u d es  m o v i n g   o b j ec in f o r m a tio n ,   i s   o b tain ed   th r o u g h   th e   d etec tio n   p r o ce s s .   An   i n te g r al  p ar o f   t h m o r p h o lo g ical  ex p a n s io n   a n d   er o s io n   p r o ce s s es   is   s tr u ct u r al  ele m en o f   f lat  s h ap e.   T h er is   b in ar y   f la s tr u ctu r e   ele m e n w i th   a   li v in g   v al u e,   e ith er   2 - D   o r   m u lti - d i m en s io n a l,  in   w h ic h   t h r ea l   p ix els  ar in c lu d ed   in   t h m o r p h o lo g ical  ca lc u latio n ,   a n d   f al s p ix els  ar n o t.  T h m id d le  p ix el  o f   t h s tr u ct u r e   ele m e n t,  ca lled   th p ar en t,  d et er m in e s   th p i x el  i n   th i m a g e   b ein g   p r o ce s s ed   [ 1 1 ]     3 . 3 .   F a s t - re g io n   co nv o lutio n neu ra l net w o rk   T h r ef er en ce   to   th r ec en ad v an ta g es  o f   co n v o l u tio n al  n eu r al  n et w o r k s   ( C NN)   h as  b ee n   v er y   s u cc e s s f u lin   v ar iet y   o f   co m p u ter   v is io n   tas k s ,   esp ec iall y   th o s ass o ciate d   w it h   d etec ti n g   o b j ec ts .   I n   th is   r esear ch ,   w u s C NN  n et wo r k s   to   id en tify   t h co m m er cial  o b j e ct  as  a   s u p er v is ed   lear n in g   tas k   [ 1 9 ] .     T h Fas R - C N Ob j ec Det ec tio n   to o ( R eg io n s   w it h   C o n v o l u tio n a Neu r al  Net w o r k s )   is   u s ed   to   l o ca te  d etec ted   o b j ec ts   th at  ar r etu r n ed   as  s e o f   p er ip h er al  b o x es.  T h d etec to r   h as  h ig h   co n f id en ce   i n   th d is co v er ies.  An n o tate  t h e   i m ag w it h   th s u r r o u n d in g   s q u ar es  o f   th d etec to r   an d   th co r r esp o n d in g   d etec tio n   g r ad es.  T h ese  p er ip h er al  b o x es w er ca lled   ar ea   s u g g e s tio n s   o r   o b j ec s u g g e s tio n s .   Z o n s u g g e s tio n s   w er j u s lis ts   o f   s q u ar b o x es  w it h   a   s m all  p r o b ab ilit y   o f   co n tain i n g   an   o b j ec t .   T h f r a m wo r k   o f   Fa s R - C NN   as  s h o w n   i n   F ig u r 2   [ 2 0 ] .   I n   m an y   ap p licatio n s   w h er t h ca lcu latio n   is   t i m e - co n s u m in g ,   o n ca n   u s p o in an al y s is   to   eli m in a te  p o in ts   th at  d o   n o m atter   b ased   o n   s p ec i f ic  s p atia p r o p er ties   an d   r etain   r elev a n p o in ts   f o r   f u r t h er   an al y s is   T h o b j ec co r r esp o n d in g   to   t h p o in ar ea   is   d etec ted   as  c o m p o s ite  o b ject  an d   f ea t u r es  as   b o u n d ed   b o x .           Fig u r e   2 T h f r am w o r k   o f   F ast R - C NN       3 . 4 .   K a l m a n   f ilte r   Ob j ec tr ac k in g   is   w a y   to   f i n d   an d   cr ea te  p ath   to   th o b j ec th at  w as  d is co v er ed .   I n   t h is   s ea r c h ,   th Kal m a n   f ilter   m et h o d   w as   u s ed   to   tr ac k   a n   o b j ec t in   s eq u en ce   w it h   ca p t u r ed   v id eo   [ 2 1 ] .   T h Kal m a n   f ilter   is   lin ea r   ap p r o ac h   th at  o p er ates  in   t w o   b as ic  p h ases   o f   p r ed ictio n   an d   co r r ec tio n   ( u p d a te) .   T h p r ed ictio n   p h ase  is   ac co u n tab le  f o r   th s co o p   o f   th n ex s ta te  an d   p o s itio n   o f   th p r esen o b j ec t.   Ho w ev er   th co r r ec tio n   p h ase  p r o v id es  th e   p ar a m eter s   w it h   t h eir   i n s tan ce ,   th e y   co m b in e   th e   ac t u al  m ea s u r e m en w it h   t h p r ev io u s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Ob jects d etec tio n   a n d   tr a ck in g   u s in g   fa s t p r in cip le  co m p o n en t p u r is t a n d   ka lma n   filt er  ( H a d ee l N.  A b d u lla h )   1321   esti m ate  to   i m p r o v t h tr aj ec to r y   w h er t h o b j ec in f o r m a tio n   d etec ted   in   t h p r ev io u s   f r a m i s   u s ed   an d   p r o v id es  an   esti m ate  o f   t h o b j ec t' s   n e w   p o s it io n .   T h Kalm an   f ilter   h a s   th ab ilit y   to   r atin g   th tr ac k i n g   lo ca tio n s   w it h   m in i m al  d at u m   o n   th lo ca tio n   o f   t h o b j ec t.  I n itiall y ,   t h s tat u s   St  an d   m ea s u r e m en Xt  p ar ad ig m   ar d eter m i n ed   to   p r ed ict  th n ex t sit a s   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   T h Kal m an   f il ter   is   r ep etiti v alg o r it h m   to   esti m ate  t h e v o lv i n g   s tate  o f   p r o ce s s   w h en   m a k i n g   m ea s u r e m e n t s   i n   th e   p r o ce s s .   T h Kal m an   f i lter   is   li n ea r   w h e n   th e v o l u tio n   o f   t h ca s f o llo w s   t h li n ea r   m o tio n   m o d el  an d   t h m ea s u r e m en ts   ar li n ea r   f u n ctio n s   o f   th ca s e.   T h Kal m a n   f ilter   c an   ac cu r atel y   tr ac k   m o tio n   b ased   o n   ad ap tiv f ilt er in g   u s i n g   th s tate  ar ea   m o d el.   I is   n ec ess a r y   to   d esig n   d y n a m ic  m o d el  o f   th tar g et  m o v e m e n w h ic h   i s   th f i x ed   s p ee d   m o d el  ( C V) ,   w h ic h   as s u m e s   t h at  t h s p ee d   is   co n s ta n d u r in g   th s a m p li n g   p er io d .   T h is   m o d el  h as b ee n   u s ed   in   v ar io u s   ap p licatio n s   f o r   its   ea s e   an d   e f f e ctiv e n ess   [ 2 2 ] .           Fig u r 3 .   T h b lo ck   d iag r am   o f   Kal m an   Fil ter   A l g o r ith m       W h er e;  A   -   s tate  tr an s itio n   m atr ix ,   B   -   co v er ts   co n tr o i n p u t ,   -   p r o ce s s   n o is co v ar ia n c e     K -   Kal m a n   g a in ,     X -   m ea s u r e m e n m atr ix ,   S   -   m ea s u r e m en t e r r o r   co v ar ian ce   a n d   H   -   m o d el  m a tr ices.  T h p r ed ictio n   o f   th n ex t   s tate  S t + is   d o n b y   in teg r ati n g   th ac t u al  m ea s u r e m e n w i th   th p r e - esti m ate  o f   th s itu a ti o n   S t - 1 .       4.   T H E   P RO P O SE SYS T E M   I n   th is   p ag er ,   o b j ec t d etec tio n   an d   tr ac k in g   alg o r it h m ,   co ll ec tio n   o f   t w o   f a m o u s   co m p u te r   v is ib ilit y   tech n o lo g ies,  Fas P r in cip le  C o m p o n en t   P u r is ( FP C P )   an d   t h Kal m a n   f ilter ,   w a s   i n tr o d u ce d .   FP C P   is   u s ed   i n   th o b j ec d is co v er y   p h a s e.   I p r o v id es  q u ic k   an d   d elica te  o b j ec d etec tio n   o n   o t h er   m e th o d s   s u ch   a s   b ac k g r o u n d   s u b tr ac tio n .   FP C P   d o es  n o p r o v id th p ath   o f   m o tio n ,   in s t ea d   it  s u p p lies   ac q u ain ta n ce   ab o u th o r ien tatio n   o f   th o b j ec t a n d   its   m o tio n   i n   v ec to r   f o r m .   T h P r o p o s ed   alg o r ith m   o f   FP C P   as sh o w n   in   Alg o r it m 1 .       A l g o r ith m 1 : FP C P   A lg o r it h m -      I n p u t :  C ap t u r ed   Vid eo   ,   R eg u lar iza tio n   P ar a m eter s       λ   2 0 /( Ma x ( s ize( V) , F),       μ o   =0 . 0 1 ,     T o le r an ce   Valu τ   .   I n itializatio n : S o   0   ,   L o   0 ,   R an k   r =1 ,   k =0 .   W h ile  n o   co n v er g e n ce     d o     [   Ʃ       to l]   lm S VD( D - S ( k ) ,   r )   L ( k+ 1)   U *   s h r i n k ( Ʃ ,   1 k ) * V T   S (k+ 1)  s h r in k   ( -   L ( k+ ) ,   λ )   I f   = >   th e n   r   =r +1   %   co n v er g en ce   co n d it io n .       ( ξ = +   )   to l   k =k +1   μ k +   m in   ( τ * μ k   , μ m ax )   E n d   o f   W h ile   Ou tp u t: th o p ti m al  v al u e s   o f   L     an d   S     T h is   alg o r ith m   h as  s i m p ler   an d   clea r er   s t y le.   S in ce   t h v id eo   b ac k g r o u n d   m o d eli n g   ap p licatio n   co m p o n e n L   is   u s u a ll y   v er y   l o w ,   w s u g g est a  s i m p le  p r o ce d u r f o r   esti m ati n g   th u p p er   li m it o f   r ,   s o   w ca n   esti m ate  th co n tr ib u tio n   o f   th n e w   s i n g le  v ec to r if   t h i s   in p u is   s m all  e n o u g h ,   w s to p   in cr ea s i n g   t h v a lu e   o f   r .   I n   o u r   ex p er i m en tal  s i m u latio n s ,   th i s   co r r esp o n d s   to   a n   esti m ate  o f   t h o r d er   m ad b y   t h i n e x ac AL M.   T h is   alg o r ith m   is   u s ed   L MSV ( L i m ited   Me m o r y   Si n g u lar   Valu Dec o m p o s itio n s ) .   T h is   f u n ctio n   is   b ased   o n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 0   :   1 3 1 7   -   1326   1322   b lo ck   Kr y lo v   s u b s p ac o p ti m izatio n   tec h n iq u w h ic h   s i g n i f ica n tl y   ac ce ler ate s   th e   cl ass ic  s i m u lta n eo u s   iter atio n   m et h o d   [ 2 3 ] .     Ou r   co m p u tat io n al  r e s u l ts   al s o   s h o w   t h at  o u r   p r o p o s ed   alg o r ith m   h a s   lo w   m e m o r y   s p ac th at  ca n   b ap p lied   in   r e al - tim v id eo   ap p licatio n s ,   f aster   th an   m o d er n   ap p licatio n s   an d   d eliv er   co m p ar ab le  q u alit y   r es u lt s .   T h p r o p o s ed   s y s te m   a s   s h o w in   in   Fi g u r 4 .   I s h o w s   th d e tail  s tag e s   o f   th s y s te m   ar f o llo w ed   to   th at  d ea ls   w it h   b ac k g r o u n d   s ep ar atio n ,   o b j ec an d   f ea tu r e x tr ac tio n .   A f ir s t,  th e   v id eo   is   ta k en   b y   th e   s tatio n ar y   ca m er a.   T h v id eo   is   o n l y   s er ies  o f   ca s ca d in g   f r a m e s ,   s o   th o b j ec d et ec tio n   m an n e r   m u s f ir s d etec t   th m o v i n g   o b j ec in   th ese  c ascad in g   f r a m es.  T h en   th al g o r ith m   co n v er ts   t h v id eo   i n to   t w o   d i m en s io n   m atr ices  to   f ac ilit ate  h a n d li n g   in   m at h e m atica ca lcu la tio n s ,   to   r ed u ce   th tim ca lcu l atio n   an d   m e m o r y   r eq u ir e m en ts T h p r o ce s s i n g   i n clu d e s   r e m o v i n g   th e   n o i s e.   T h en   th e   p r o ce s s   s tatu s   o f   all  p i x el  i s   te s ted   b y   Fas t   R C N an d   cl u s ter ed   it  t o   d etec th o b j ec t.  I n itialize  th tr ac k in g   s tag a n d   u p d ate  th tr ac k er   in   e v er y   n e f r a m e.   T h is   s y s te m   h as m a n y   f ea tu r es,  in cl u d in g   th p o s s ib ili t y   o f   tr ac k in g   m o r th a n   o n o b j ec t   an d   th s p ee d   o f   r esp o n s to   c h an g i n   s p e ed   an d   ch an g i n   t h s ca le .   Fi g u r e   4   s h o w s   th o r ig in al   v id e o   w as  co n v er ted   to   in d iv id u al  f r a m es to   b p r o ce s s ed   in   n ex t sta g e s .   T h f o r eg r o u ial  n d   w a s   ex tr ac   ted   b y   th F P C P   d etec tio n   an d   s h o w ed   h o les  a n d   n o i s o n   t h f r a m e.   I n   o r d er   to   clar if y   an d   s o f ten   th e   f r a m e,   t h m o r p h o lo g y   w a s   d o n e.   T h f o r eg r o u n d   f r a m is   s h o w n   a f ter   th m o r p h o lo g ical  p r o ce s s   an d   th f in al  o u tp u f r a m w h ic h   in cl u d es   tr ac k ed   o b j ec ts   w it h   b o u n d in g   b o x es.             Fig u r 4 .   T h f o w   ch ar t o f   t h p r o p o s ed   alg o r ith m       5.   RE SU L T S AN P E RF O RM ANCE AN AL Y SI S   T h alg o r ith m   p r o p o s ed   in   MA T L A B   ( 2 0 1 8 b )   h as  b ee n   ap p lied ,   an d   th eir   ex p er im en ts   w er e   p er f o r m ed   o n   C o m p u ter   t y p MSI   GV6 3   w it h   I n tel  C o r i7   8 7 5 0 H,   NVI DI A   R T 2 0 6 0     6 G,   2 5 6 GB   SS D+ 1 T B   an d   1 6   GB   R A M.     I h as  th r ee   s ta g es  ar f o r eg r o u n d   d etec tio n ,   f ilter i n g   an d   tr ac k in g .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   d etec t s   t h m o v ab l o b j ec ts   ac cu r atel y   a n d   k ee p s   tr ac k   o f   t h eir   ap p ea r an ce   i n   th s eq u e n ce   v id eo   f r a m e s .   Vid eo   d ata  h as  b ee n   u s ed   in   a n y   f o r m at  a s   a n   in p u t o   th p r o p o s ed   w o r k ,   a n d   g o o d   r esu lts   h a v b ee n   o b tain ed   in   v ar io u s   ar ticle   co n d itio n s   o n   t h is   i n d o o r ,   o u td o o r ,   lig h tr a f f ic  an d   d en s tr a f f ic .   T h ef f icien c y   o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m   w as e v alu ated ,   th e x p er ien tial o u tco m es  w er as  f o llo w s   Sev er al  s a m p led   v id eo   is   u s ed   in   th v ar io u s   e n v ir o n m e n in   o r d er   to   test   th p er f o r m an c o f   th p r o p o s ed   alg o r ith m .   T h ex p er ien ti al  o u tco m es  ar g i v en   i n   Fi g u r e   5 .   T h f ir s co lu m n   as  s h o w n   i n   Fig u r 5( a)   s h o w s   t h s a m p le d   f r a m es  o f   th v id eo   th en   th s ec o n d   co lu m n   as  s h o w n   i n   Fig u r e   5 ( b )   s h o w s   clea n   f o r eg r o u n d   e x tr ac ted   f r a m es  b y   FP C P   d etec tio n   a r g iv e n .   T h th ir d   co lu m n   a s   s h o w n   in   Fi g u r e   5 c)   in cl u d es  th d etec ted   an d   tr ac k ed   o b j ec ts   b y   m ar k i n g   it  w it h   cir cu m f er en tial  b o x .   T ab le  1   ex p lain s   th m ea n   ex ec u t io n   t i m e s   ( s ec )   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   w h e n   i m p le m en ted   o n   3 6 5   s a m p led   v id e o   f r a m e s   b y   Ma tlab   v er s io n   2 0 1 8 b .   A cc u r ac y   is   m ea s u r o f   t h p er f o r m an ce   ef f icie n c y   o f   t h o b j ec tr ac k i n g   s y s te m .   T h d etec tio n   an d   tr ac k in g   s y s te m   p r ec is io n   ca n   b ca lcu late d   u s in g   t h n e x f o r m u la:     A c c ura c y =   The   tota l   n umb e r   of   de te c te d   ob je c ts   by   s ys te m   The   tota l   n umb e r   of   a c tua l   ob je c ts   in   vide o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Ob jects d etec tio n   a n d   tr a ck in g   u s in g   fa s t p r in cip le  co m p o n en t p u r is t a n d   ka lma n   filt er  ( H a d ee l N.  A b d u lla h )   1323                                 ( a)   ( b )   ( c)     Fi g u r 5 .   T h p r o p o s ed   alg o r it h m   r e s u lt s   o n   s e v er al  ca p tu r ed   v id eo ,   ( a)   Or ig in al  f r a m q ,   ( b )   T h f ilt er ed   f o r eg r o u n d   an d   ( c)   T h r esu lta n f r a m e       T h p r o p o s ed   alg o r ith m   f o r   t h e   d if f er e n v id eo   in p u h a s   b ee n   test ed   w ith   d i f f er en m et h o d s   to   ev alu ate   its   ac cu r ac y .   T h ac cu r ac y   o f   t h p r o p o s ed   tr ac k er   in   d if f er e n t i n p u s ce n e s   w as c o m p ar ed   an d   co m p ar ed   w it h   o th er   tr ac k i n g   s y s te m s ,   a s   s h o w n   in   T ab le  2 .     I s h o w s   t h at  th d etec tio n   a n d   tr ac k i n g   ac cu r ac y   r ate  u s i n g   th p r o p o s ed   alg o r ith m s   is   1 0 0 %.  T h r esu lts   ar o p ticall y   ac ce p tab le  ex ce p f o r   an   alg o r ith m   t h at  p r o v es  th a t   th is   m u lti - o b j ec tr ac k in g   m eth o d   is   v alid ated .   I w a s   co n clu d ed   th at  th p r o p o s ed   alg o r ith m   w as  s ti ll   co m p eti tiv e,   alt h o u g h   s o m r esu lt s   w er clo s est  to   a n o th e r ,   w it h   litt le  d e g r ad atio n   in   s o m a s   r esu lt  o f   th co s o f   s o m co m p le x   ca l cu latio n s .   T h d etec tio n   p r ec i s io n   o f   t h s u g g e s ted   alg o r it h m   i s   co m p ar ed   w it h   o th er   k n o w n   a n d   p r esen t   m et h o d s .   T h co m p ar is o n   s h o w s   th ef f icie n p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   m eth o d   o n   s o m o f   th s elec ted   f r a m es  s h o w n   i n   Fig u r 6 .   W e   co m p ar ed   th p r o p o s ed   alg o r ith m   w i th   t h m o s t   r ep r esen tativ e   alg o r it h m s   a n d   f o r   d if f er e n f r a m e   s ize s   a n d   s etti n g s   f o r   t h tes ted   v id eo s w u s ed   g r a y   o r   ch r o m atic  v id eo   s eq u en ce s .   T h r esu l ts   w er co m p ar ab le  to   th p r o p o s ed   alg o r ith m   w it h   o th er   alg o r it h m s .       T ab le  1 .   P er f o r m a n ce   ex ec u tio n   ti m e   T h e   S t e p   M e a n   Ex e c u t i o n   T i me     ( S e c o n d )   L o a d i n g   t h e   v i d e o   a n d   c o n v e r si o n   t o   mat r i x   9   P r e p r o c e ssi n g   a n d   f r a me   r e a d i n g   5 . 2   F o r e g r o u n d   d e t e c t i o n   1 2 . 2   N o i se   R e mo v a l   1 . 1 5   T h e   d e t e c t i o n   p r o c e ss   6 . 2   T r a c k i n g   S y st e m   4   T o t a l   3 7 . 7 5       T ab le  2 .   P er ce n tag ac cu r ac y   %   C o mp a r i so n   P a r a me t e r     B a c h g r o u n d   S u b t r a c t i o n   [ 1 5 ]   G M M   M e t h o d   [ 8 ]   O p t i c a l   F l o w   M e t h o d   [ 1 0 ]   P r o p o se d   T r a c k i n g   S y st e m   S i n g l e   H u ma n   1 0 0   1 0 0   90   1 0 0   S p e e d   D i v e r si t y   80   80   10   85   V i e w   P o i n t   D i f f e r e n c e   85   90   90   90   F i x e d   O b j e c t s   75   80   70   90   M u l t i p l e   O b j e c t   90   85   20   95   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 0   :   1 3 1 7   -   1326   1324   T o   ev alu ate   th v is u al  p er f o r m an ce   o f   th p r o p o s ed   alg o r it h m ,   w co m p ar ed   th p r o p o s e d   alg o r ith m   to   3   alg o r ith m s .   T h v id eo s   ex a m i n ed   co n tain   d i f f er en b ac k g r o u n d   s ce n es,  a n d   m u ltip le  m o v i n g   o b j ec ts   b o th   o u td o o r s   an d   in d o o r s   ( p ed estr ian s ,   v eh ic les,  etc. ) .   W h av e   ch o s en   t h f o llo w i n g   m o s m eth o d s   to   co m p ar w it h   o u r   p r o p o s ed   m eth o d ( 1 )   T h B ac k g r o u n d   Su b tr ac tio n   ( B SUB )   [ 15 ] ,   ( 2 )   GM M   m et h o d   [ 8 ] ,   an d   ( 3 )   Op tical  Flo w   ( O F)  [ 1 0 ] .   Vis u al  r esu lts   ar s h o w n   o n   th v id eo s   test ed   in   Fig u r 6 .   I n d iv id u al  an d   g r o u p   in f a n tr y ,   s m al d y n a m ic  b ac k g r o u n d ,   a n d   m u l tip le  tr af f ic  s u r v e y s ,   as  s h o w n   in   Fi g u r 6 ,   t h p r o p o s ed   alg o r ith m   i s   clo s es t   to   Gr o u n d   T r u th   ( GT ) .   So m o f   th e   r esu lts   o f   t h test e d   alg o r ith m s   co n s id er   t h f o r eg r o u n d   o b j ec as   th b ac k g r o u n d .   T h m ain   r ea s o n   is   t h at  t h e   p ar ts   o f   t h o b j ec r e m ai n   s tatic  in   t h v id eo ,   an d   th at  t h p r o p o s e d   alg o r ith m   h as o v er co m t h i s   ef f ec t,  an d   o b v io u s l y   t h d etec t io n   ef f ec t is b etter   t h an   o t h er   alg o r ith m s .   I n   o r d er   to   en h an ce   t h r o b u s t n es s   an d   ef f icie n c y   o f   th p r o p o s ed   s y s te m ,   s ec o n d   co m p ar is o n   w as   m ad b et w ee n   Kal m a n   Fil ter   T r ac k er   an d   Me an   Sh if T r a ck er   [ 2 4 ]   as  s h o w n   in   Fig u r e   7 .   T h Me an   Sh if alg o r ith m   li s ts   t h n o n - p ar a m e tr ic  d en s it y   t h at  f i n d s   th at   t h p ictu r f r a m is   v er y   s i m ilar   to   t h co lo r   h is to g r a m   o f   th o b j ec in   th cu r r en f r a m e.   Me an - S h i f tr ac k in g   f r eq u en tl y   in cr ea s e s   ap p ea r an ce   s i m ilar it y   b y   co m p ar i n g   th o b j ec lay o u a n d   th w i n d o w   la y o u ar o u n d   t h lo ca tio n   o f   th f ilter   o b j ec t.  T h is   alg o r ith m   h a s   th a b ilit y   to   tr ac k   in   r ea ti m e,   th n o n lin ea r   m o v in g   o b j ec ts ,   an d   h as  g o o d   ap p licab ilit y   w it h   o b j ec d is to r tio n   an d   r o tatio n .   Ho w e v er ,   t h Me a n   Sh i f al g o r it h m   d o es  n o t u s e   th o b j ec t' s   d ir ec tio n   a n d   s p ee d   i n f o r m atio n   to   tr ac k   an   o b j ec t ,   an d   it   is   ea s y   to   lo s an   o b j ec w h en   th er is   in ter f er en ce   ( s u c h   as  lig h an d   s ca tter in g )   in   th s u r r o u n d i n g   e n v ir o n m en an d   ca n n o d ea w it h   s ca le   a n d   clu tter   d if f er e n ce s   [ 2 5 ] .   T o   ac h iev g o o d   tr ac e   ef f ec t,  it  is   e x tr e m el y   i m p o r tan to   i m p r o v t h p er f o r m a n ce   o f   t h tr ac alg o r it h m   b y   ch o o s i n g   d i s ti n ct  f ea tu r e   to   cr ea te  th o b j ec m o d el,   s o   th at  t h c h ar ac ter is tics   o f   t h e   o b j ec an d   th b ac k g r o u n d   ar clea r l y   d if f er en t.   T ab le  3   s h o w s   s o m ad v a n ta g es a n d   d is ad v a n tag e s   o f   b o th   m et h o d s .                                                                                                                     ( a)   ( b )   ( c)   ( d )   ( e)   ( f )     Fig u r 6 .   T h co m p ar is o n   r es u lts   f o r   s e v er al  ex p er i m e n t c ap t u r ed   v id eo : ( a)   I n p u t Fr a m ( I / P ) ,     ( b )   T h Gr o u n d   T r u th   ( GT ) ,   ( c )   T h b ac k g r o u n d   Su b tr ac tio n   ( B SUB   )   [ 1 5 ]   ( d )   GM Me th o d   [ 8 ] ,     ( e)   Op tical  Flo w   ( OF)   [ 1 0 ] ,   an d   ( f )   T h P r o p o s ed   A lg o r ith m   ( FP C P )     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J   E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:  2 0 8 8 - 8708       Ob jects d etec tio n   a n d   tr a ck in g   u s in g   fa s t p r in cip le  co m p o n en t p u r is t a n d   ka lma n   filt er  ( H a d ee l N.  A b d u lla h )   1325           ( a)   ( b )   ( c)   ( d )       Fig u r 7 .   T h co m p ar is o n   r es u lts   f o r   s e v er al  tr ac k i n g   tec h n iq u es:   ( a)   Or ig in al  Fra m e,   ( b )   o b j ec Dete ctio n ,   ( c)   KF T r ac k in g ,   a n d   ( d )   Me an   Sh i f t T r ac k in g   [ 2 4 ]       T ab le  3 : Co m p ar is o n   b et w ee n   Kal m a n   Fil ter   a n d   Me an   S h i f T r ac k er   T e c h n i q u e     A d v a n t a g e s   D i sad v a n t a g e s   K a l man   F i l t e r   1 .   Ea sy   t o   i m p l e me n t ,   P o i n t   t r a c k i n g     ( D i st a n c e   a n d   V e l o c i t y ) .   2 .   C o n t i n u o u t r a c k i n g   d e sp i t e   p a u se s   i n   mo v i n g   v i d e o s.   3 - I t   c a n   t r a c k   m u l t i p l e   o b j e c t s .   1 .   T h e   c o m p u t a t i o n a l l y   e x p e n si v e .   2 .   I t   i s l i n e a r   t r a c k e r .     M e a n   S h i f t   1 .   I t   t r a c k b a se d   o n   c o l o r   o f   o b j e c t   2 .   I t   i s n o n l i n e a r   t r a c k e r   1 .   I n e f f e c t i v e   w h e n   t h e r e   a r e   o c c l u si o n   o r   d i st o r t i o n   p r o b l e ms.   2   A   si n g l e   o b j e c t   t r a c k e r .       6.   CO NCLU SI O N   T h alg o r ith m   p r o v id ed   w a s   im p le m e n ted   in   Ma tlab .   Fra m es  ar p r o ce s s ed   in   d if f er en s izes  u s i n g   m s t y p I n tel  C o r i7   8 7 5 0 H   co m p u ter .   T h p r o p o s ed   alg o r ith m   s h o w s   its   ad v a n tag o v e r   ex is ti n g   o b j ec t   m et h o d s   m o r p r ec is ely   f r o m   th r esu lt s   o b tain ed . T h p r o p o s ed   alg o r ith m   w as  co m p ar ed   w it h   ex i s ti n g   v id eo   f ile  alg o r it h m s   w h er th r es u lts   s h o w   th e f f icien c y   o f   th p r o p o s ed   w o r k .   T h p r o p o s ed   s y s te m   ca n   p r o ce s s   g r a y   an d   co lo r   v id eo s   at  f e w   s ec o n d s   p er   GP U - Ma tlab   ap p licatio n   f r a m e.   T h p r o p o s ed   al g o r ith m   ca n   ad ap to   b ac k g r o u n d   ch a n g e s .   Ob j ec d etec tio n   an d   tr ac k i n g   ar m ai n   an d   af f r o n m i s s io n   in   m a n y   co m p u ter   v is ib ilit y   i m p le m en ta tio n s ,   s u c h   as  m o n ito r in g ,   ca r   s alt w o r k s ,   r o u ti n g ,   an d   au to m atio n .   T h is   al g o r ith m   p r ese n t s   s ev er a l   b en ef it s ,   s u ch   a s   m u ltip le  o b ject  d etec tio n   an d   tr ac k i n g   i n   d if f er e n en v ir o n m e n ts .   T h d is ad v a n tag e s   o f   t h i s   tech n iq u u s i n g   o n m et h o d   w il n o p r o d u ce   p er f ec r esu l ts   b ec au s it s   ac cu r ac y   is   i n f l u en ce d   b y   d i f f er e n t   o p er ato r s   s u ch   as  th lo w   r eso l u tio n   o f   ca p tu r ed   v id eo ,   ch an g in   w ea t h er .   E tc.   I n   th f u tu r e,   w h o p to   ex p an d   o u r   s co p o f   d etec tio n   a n d   tr a ck in g   o f   o b j ec ts   in   o v er cr o w d ed   s ce n er y   o r   t h ap p ea r an ce   o f   s e v er co n tr ast  in   lig h ti n g   a n d   r ea l - ti m s ce n es .       RE F E R E NC E S     [1 ]   Ch e n g ,   J.,   Ya n g ,   J. ,   Z h o u ,   Y.  a n d   Cu i,   Y . ,   F lex ib le  b a c k g ro u n d   m ix tu re   m o d e ls  f o f o re g ro u n d   se g m e n tatio n ,   Ima g e   a n d   Vi si o n   C o mp u ti n g ,   24 ( 5 ):  4 7 3 - 4 8 2 ,   2 0 0 6 .   [2 ]   W u ,   Y.,   L im ,   J.  a n d   Ya n g ,   M . H.,   On li n e   o b jec trac k in g A   b e n c h m a rk ,   In   Pro c e e d in g s o th e   IEE c o n fer e n c e   o n   c o mp u ter   v isio n   a n d   p a tt e rn   re c o g n it i o n   (p p .   2 4 1 1 - 2 4 1 8 ) .   2 0 1 3 .   [3 ]   Na e e m ,   H.,   A h m a d ,   J.  a n d   T a y y a b ,   M . ,   Re a l - ti m e   o b jec d e tec ti o n   a n d   trac k in g ,”   In   INM IC   (p p .   1 4 8 - 1 5 3 ).   I EE E De c e m b e 2 0 1 3 .   [4 ]   C y g a n e k ,   B. ,   Ob jec d e tec ti o n   a n d   re c o g n it io n   i n   d ig it a im a g e s: t h e o ry   a n d   p ra c ti c e ,”   J o h n   W il e y   &   S o n s,  2 0 1 3 .   [5 ]   T a n g ,   S . L . ,   Ka d i m ,   Z. ,   L ian g ,   K. M .   a n d   L im ,   M . K.,   H y b rid   b l o b   a n d   p a rti c le  f il ter  trac k in g   a p p r o a c h   f o ro b u st  o b jec trac k in g ,   Pro c e d ia   Co m p u ter   S c i e n c e 1 (1 ),   2 5 4 9 - 2 5 5 7 ,   2 0 1 0 .   [6 ]   Zh a n g ,   H.Y.,   M u l ti p le  m o v in g   o b jec ts  d e tec ti o n   a n d   trac k in g   b a se d   o n   o p t ica f lo w   in   p o l a r - lo g   ima g e s,”   In   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   M a c h in e   L e a rn i n g   a n d   Cy b e rn e ti c s   (v o l.   3,   p p .   1 5 7 7 - 1 5 8 2 ) ,   Ju ly   2 0 1 0 .     [7 ]   M a n d e ll o s,  N.A . ,   Ke ra m it so g lo u ,   I.   a n d   Kira n o u d is,  C. T . ,   A   b a c k g ro u n d   su b trac ti o n   a lg o rit h m   f o d e tec ti n g   a n d   trac k in g   v e h icle s,”   Exp e rt S y ste m s wit h   A p p l ica ti o n s ,   38 ( 3 ):  1 6 1 9 - 1 6 3 1 ,   2 0 1 1 .   [8 ]   Ba k ti ,   R. Y.,   A re n i,   I. S .   a n d   P ra y o g i,   A . A . ,   V e h icle   De tec ti o n   a n d   T ra c k in g   u sin g   G a u ss ian   M ix tu re   M o d e a n d   Ka l m a n   F il ter,”  In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   C o mp u ta ti o n a In t e ll ig e n c e   a n d   Cy b e rn e ti c s   ( p p .   1 1 5 - 1 1 9 ),   IE EE No v e m b e 2 0 1 6 .   [9 ]   Ka le,  K.,   P a w a r,   S .   a n d   D h u lek a r,   P . ,   M o v in g   o b jec trac k in g   u sin g   o p ti c a f lo w   a n d   m o ti o n   v e c to e stim a ti o n ,   In   4 t h   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   Relia b il it y ,   In f o c o T e c h n o l o g i e a n d   O p ti miza t io n   ( ICRIT O)( T r e n d a n d   F u t u re   Dire c ti o n s)  (p p .   1 - 6 ),     IEE E ,   S e p t e m b e 2 0 1 5 .     [1 0 ]   A sla n i,   S .   a n d   M a h d a v i - Na sa b ,   H.,   Op ti c a f lo w   b a se d   m o v in g   o b jec d e tec ti o n   a n d   trac k in g   f o traff ic   su rv e il lan c e .   In ter n a t io n a l   J o u rn a o f   El e c trica l,   El e c tro n ics ,   Co mm u n ica ti o n ,   En e rg y   S c ien c e   a n d   En g i n e e rin g ,   7 ( 9 ):  7 8 9 - 7 9 3 ,   2 0 1 3 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8708   I n t J   E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.  10 ,   No .   2 A p r il 2 0 2 0   :   1 3 1 7   -   1326   1326   [1 1 ]   T e la g a ra p u ,   P . ,   Ra o ,   M . N.   a n d   S u re sh ,   G . ,   A   n o v e traf f ic - tr a c k in g   sy ste m   u sin g   m o rp h o lo g ica a n d   Blo b   a n a ly sis,”   In   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e   o n   C o mp u t in g ,   C o mm u n ic a ti o n   a n d   A p p li c a ti o n (p p .   1 - 4 ) .     IE EE ,   F e b r u a ry   2 0 1 2 .   [1 2 ]     Hu ,   W . C. ,   C h e n ,   C . H.,   C h e n ,   T . Y.,   Hu a n g ,   D.Y.  a n d   W u ,   Z. C. ,   M o v in g   o b jec d e tec ti o n   a n d   trac k in g   f ro m   v id e o   c a p tu re d   b y   m o v in g   c a m e ra ,   J o u rn a o Vi s u a l   Co mm u n ica ti o n   a n d   Ima g e   Rep re se n ta ti o n ,   3 0 :   1 6 4 - 1 8 0 ,   2 0 1 5 .   [1 3 ]   Ra y ,   K.S .   a n d   C h a k ra b o rty ,   S . ,   Ob jec d e tec ti o n   b y   sp a ti o - tem p o ra a n a ly sis   a n d   trac k in g   o f   th e   d e tec ted   o b jec ts  in   a   v id e o   w it h   v a riab le  b a c k g ro u n d ,   J o u rn a o f   Vi su a l   Co mm u n ica ti o n   a n d   Ima g e   Rep re se n ta t io n ,   58:   6 6 2 - 6 7 4 .   2 0 1 9 .   [1 4 ]   M a h a li n g a m ,   T .   a n d   S u b ra m o n i a m ,   M . ,   A   ro b u st  si n g le  a n d   m u lt ip le  m o v in g   o b jec d e tec ti o n ,   trac k in g   a n d   c las si f ica ti o n ,   Ap p li e d   C o mp u ti n g   a n d   In f o rm a ti c s,  2 0 1 8 .   [1 5 ]   Ca o ,   W . ,   W a n g ,   Y.,   S u n ,   J. ,   M e n g ,   D.,   Ya n g ,   C. ,   Cich o c k i,   A .   a n d   X u ,   Z. ,   T o tal  v a riatio n   re g u lariz e d   ten so R P CA   f o b a c k g ro u n d   su b trac ti o n   f ro m   c o m p re ss iv e   m e a su re m e n ts,”   IEE E   T ra n sa c ti o n s   o n   Im a g e   Pro c e ss in g ,   25 ( 9 ):   4 0 7 5 - 4 0 9 0 ,   2 0 1 6 .     [1 6 ]   S u p re e th ,   H.   S .   G . ,   a n d   Ch a n d r a sh e k a M .   P a ti l .   " Ef f icie n m u lt ip le  m o v in g   o b jec d e tec ti o n   a n d   trac k in g   u sin g   c o m b in e d   b a c k g r o u n d   su b trac ti o n   a n d   c l u ste rin g , S ig n a l,   Ima g e   a n d   Vi d e o   Pr o c e ss in g ,   1 2 ( 6 ) 1 0 9 7 - 1 1 0 5 ,   2 0 1 8 .   [1 7 ]   Bo u wm a n s,  T .   a n d   Zah z a h ,   E. H.,   Ro b u st  P CA   v ia  p rin c ip a c o m p o n e n p u rsu it A   re v i e w   f o a   c o m p a ra ti v e   e v a lu a ti o n   i n   v id e o   s u rv e il lan c e ,   Co mp u ter   Vi sio n   a n d   Ima g e   Un d e rs ta n d i n g ,   1 2 2 :   2 2 - 3 4 ,   2 0 1 4 .   [1 8 ]   Ro d rig u e z ,   P .   a n d   W o h l b e rg ,   B. ,   F a st   p ri n c ip a l   c o m p o n e n t   p u rsu i v ia  a lt e r n a ti n g   m in im iz a ti o n ,   In   IEE E   In ter n a t io n a C o n fer e n c e   o n   Im a g e   Pro c e ss in g c   ( p p .   6 9 - 7 3 ),   IE EE ,   S e p tem b e 2 0 1 3 .     [1 9 ]   Zh a o ,   Z. Q . ,   Zh e n g ,   P . ,   X u ,   S . T .   a n d   W u ,   X.,   Ob jec d e tec ti o n   w it h   d e e p   lea rn in g A   re v ie w ,   IEE tra n sa c ti o n o n   n e u ra n e two rk s a n d   lea rn i n g   sy ste ms ,   2 0 1 9 .   [2 0 ]   G irsh ick ,   R. ,   " F a st r - c n n . "   In   Pro c e e d in g s o th e   IEE i n ter n a ti o n a c o n fer e n c e   o n   c o mp u ter   v isio n   ( p p .   1 4 4 0 - 1 4 4 8 ) 2 0 1 5 .   [2 1 ]   L i,   Q.,   L i,   R. ,   Ji,  K.  a n d   Da i,   W . ,   Ka l m a n   f il ter   a n d   it a p p li c a ti o n ,   In   In ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   In telli g e n t   Ne two rk s a n d   In tell ig e n t   S y ste ms   ( ICINIS (p p .   7 4 - 7 7 ) ,   IEE E ,   No v e m b e 2 0 1 5 .   [2 2 ]   S a h o ,   K.,   Ka lm a n   F il ter  f o M o v in g   Ob jec T ra c k in g P e rf o rm a n c e   A n a l y sis  a n d   F il ter  De sig n ,   In   Ka lma n   Fi lt e rs - T h e o ry   fo Ad v a n c e d   A p p l ica ti o n s .   In tec h Op e n ,   2 0 1 7 .   [2 3 ]   L iu ,   X . ,   W e n ,   Z.   a n d   Z h a n g ,   Y.,   " L i m it e d   m e m o r y   b lo c k   Kr y lo v   su b sp a c e   o p t im iza ti o n   f o c o m p u ti n g   d o m in a n sin g u lar v a lu e   d e c o m p o siti o n s,"   S IAM   J o u rn a o n   S c ien ti fi c   C o mp u ti n g ,   3 5 (3 ) A 1 6 4 1 - A 1 6 6 8 ,   2 0 1 3 .     [2 4 ]   S h iv h a re ,   A .   a n d   Ch o u d h a r y ,   V . ,   Ob jec trac k in g   in   v id e o   u sin g   m e a n   sh if a l g o rit h m A   re v i e w ,”   In ter n a ti o n a l   J o u rn a o Co m p u ter   S c ien c e   a n d   In fo rm a ti o n   T e c h n o l o g ies ,   2 0 1 5 .   [2 5 ]   Ka ra su lu ,   B.   a n d   Ko r u k o g lu ,   S . ,   P e rf o rm a n c e   Ev a lu a ti o n   S o f twa re M o v in g   Ob jec t   De tec ti o n   a n d   T ra c k in g   in   V id e o s,   S p rin g e r S c ien c e   &   Bu sin e ss   M e d ia ,   2 0 1 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.