改进粒子滤波算法在深空红外小目标跟踪中的应用

非负矩阵分解具有较好的特征提取性能,广泛应用于数据融合领域,而粒子滤波则是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效方法.该文结合两种算法的优点,提出了一种基于改进粒子滤波的红外小目标跟踪算法.利用NMF融合当前与之前的粒子分布权重,减小经典粒子滤波退化发散带来的精度误差.避免了目标遮挡及暂时消失带来的跟踪错误.仿真实验证明本文算法相对于经典粒子滤波,具有更好的跟踪精度和稳定性.     

基于自控蝙蝠算法智能优化粒子滤波的机动目标跟踪方法

标准粒子滤波重采样过程中对粒子的直接删除会导致粒子贫化,并且综合性价比不高,难以满足高频段精密跟踪雷达的需求.针对上述问题,本文提出了基于自控蝙蝠算法优化粒子滤波的机动目标跟踪方法.该方法首先在粒子滤波中引入蝙蝠算法,用粒子表征蝙蝠个体,模拟蝙蝠群体搜索猎物的过程,使粒子向高似然区域移动.同时,改进算法将粒子接受新状态的比例作为反馈量,设计了自适应闭环控制策略对算法的全局搜索能力和局部搜索能力进行全程动态控制,使得粒子分布更加合理,从而进一步提高了粒子滤波的精度.最后在分别在基础非线性滤波模型和强机动强干扰目标跟踪模型中对改进算法的性能进行了测试.实验结果表明,改进算法提高了目标跟踪的精度.     

一种高斯分布的调整粒子滤波算法

粒子滤波(PF)方法与传统的非线性滤波方法如扩展卡尔曼(EKF)类方法相比,无需计算Jacobi矩阵,受初始状态影响小而稳定性强,因此粒子滤波方法研究成为非线性滤波研究的热点问题.但在可观测性较差的非线性系统滤波中常用的普通粒子滤波方法(GPF)易受退化、采样枯竭等因素影响而在可能会引起滤波误差大甚至不收敛等问题.本文提出了一种高斯分布的调整粒子滤波跟踪算法,即在粒子再采样后加上一定的高斯噪声分布调整粒子分布,以产生更接近真实状态的粒子.经过只测角定位跟踪举例仿真表明,本文方法具有较高的滤波精度.     

一种高斯分布的调整粒子滤波算法

粒子滤波(PF)方法与传统的非线性滤波方法如扩展卡尔曼(EKF)类方法相比,无需计算Jacobi矩阵,受初始状态影响小而稳定性强,因此粒子滤波方法研究成为非线性滤波研究的热点问题.但在可观测性较差的非线性系统滤波中常用的普通粒子滤波方法(GPF)易受退化、采样枯竭等因素影响而在可能会引起滤波误差大甚至不收敛等问题.本文提出了一种高斯分布的调整粒子滤波跟踪算法,即在粒子再采样后加上一定的高斯噪声分布调整粒子分布,以产生更接近真实状态的粒子.经过只测角定位跟踪举例仿真表明,本文方法具有较高的滤波精度.     

基于代价参考粒子滤波的机动目标跟踪算法

代价参考粒子滤波算法通过动态优化自定义代价函数和风险函数来衡量状态滤波估计的质量,选取最优的状态估计.与粒子滤波算法相比其优点是不需要任何先验概率知识的假定和重采样过程可实现并行处理.将代价参考粒子滤波与当前统计模型的优点相结合,提出一种新的当前统计模型自适应跟踪算法,用于非线性非高斯系统的机动目标跟踪.Monte Carlo仿真表明,该算法跟踪精度优于标准的交互多模型算法和当前统计模型自适应跟踪算法,实时性好于当前统计模型高斯粒子滤波算法.     

基于人工蜂群算法的粒子滤波目标跟踪

针对基于粒子滤波的视频目标跟踪算法中由于粒子重采样过程而导致粒子贫化的问题,提出了一种基于人工蜂群算法的粒子滤波目标跟踪算法,利用群体智能的特点使得粒子集在重采样前得到优化,保持了粒子的多样性,从而解决了粒子贫化问题,同时增加了有效粒子的数目.实验结果表明,基于人工蜂群算法的粒子滤波跟踪算法,比标准粒子滤波跟踪算法所需粒子数更少,对目标遮挡、较复杂背景有较好的跟踪效果.     

一种同步人脸运动跟踪与表情识别算法

针对单视频动态变化背景下的人脸表情识别问题,提出了一种同步人脸运动跟踪和表情识别算法,并在此基础上构建了一个实时系统.该系统达到了如下目标:首先在粒子滤波框架下结合在线外观模型和柱状几何模型进行人脸三维运动跟踪;接着基于生理知识来提取人脸表情的静态信息;然后基于流形学习来提取人脸表情的动态信息;最后在人脸运动跟踪过程中,结合人脸表情静态信息和动态信息来进行表情识别.实验结果表明,该系统在大姿态和丰富表情下具有较好的综合优势.     

机动再入目标的FGPF-BLUE跟踪

机动再入目标的运动具有明显的非线性,其观测又往往在传感器坐标系下进行,构成强非线性的跟踪问题.为了克服扩展卡尔曼滤波和粒子滤波在跟踪精度和实时性方面的缺点,提出了一种新型的非线性跟踪算法.新型的FCPF-BLUE滤波将快速高斯粒子滤波的预测步骤与最优线性无偏估计的更新步骤相结合,是一种半蒙特卡罗滤波方法.建立了机动再入...     

卡尔曼粒子滤波中基于精确运动模型的局部区域估计

粒子滤波广泛应用于对精度和稳定性要求较高的目标跟踪,但其计算量大,并且计算复杂度随着状态量和粒子数目增长迅速增加。将目标跟踪转化为由粗到精的搜索过程,提出了一种基于精确运动模型的改进分层卡尔曼粒子滤波算法。该方法利用加速度的运动模型在真实目标位置的周围估计目标的散布范围,并在该范围内随机生成粒子,寻找精确的目标位置。文中引入加加速度模型主要是由于现有方法的状态量阶数不足,导致模型精确度较低,无法应对大机动目标的跟踪。因此,引入了高阶状态变量加加速度,并将其用于改进分层卡尔曼粒子滤波的运动模型。利用分层卡尔曼粒子滤波、粒子滤波以及提出的方法进行了跟踪试验,结果表明,基于精确运动模型的改进分层卡尔曼粒子滤波模型的跟踪方法能够提高线性运动的预测精度,实现复杂环境下精确稳定的跟踪。     

粒子初始化对TBD算法性能的影响探究

基于粒子滤波的检测前跟踪(TBD)算法是检测微弱目标的有效手段,但现有粒子滤波方法在进行微弱目标检测时,通常是在已知粒子初始参数范围的条件下进行研究的,没有考虑粒子初始参数对算法性能的影响。在对粒子状态预测过程中涉及的参数进行理论分析的基础上,发现粒子初始速度范围和初始状态范围两种参数对算法性能有较大影响。通过大量实验证明粒子初始参数的优化对算法的检测能力、跟踪精度和时间复杂度3方面性能都有所改善,为研究利用基于粒子滤波的TBD微弱目标检测提供新的思路。     

基于模板匹配的图像跟踪技术

为了解决传统模板匹配方法跟踪图像时遇到的问题,提出了在跟踪过程中采用变模板匹配的方法.该方法较好地解决了传统方法的局限性,通过实验比较了使用模板匹配和变模板法跟踪图像的效果.     

基于IMM-SCKF-STF的机动目标跟踪算法

在处理非线性机动目标跟踪问题时,传统的非线性滤波估计算法跟踪误差大且容易引起滤波发散.针对上述问题,研究将强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(SCKF-STF)和交互多模型(IMM)算法相结合,提出一种新型的交互多模型强跟踪平方根容积卡尔曼滤波(IMM-SCKF-STF)跟踪算法.该算法在SCKF基础上引入强跟踪渐消因子,使其不仅拥有应对机动目标状态突变的强跟踪能力,同时还具备交互多模型算法的优良机动目标跟踪性能.因此,新算法在机动目标跟踪方面将获得更高的非线性滤波估计精度,且算法的稳定性和应对状态突变的跟踪鲁棒性能获得显著提高.最后,通过两个仿真例子验证了此算法的有效性与优越性.     

一种新的多装甲目标在线跟踪方法

实现多装甲目标跟踪在协同跟踪和打击中发挥着至关重要的作用,而实现多装甲目标跟踪需要解决目标之间遮挡、轨迹交叉以及目标尺度不断变化等问题。因此,提出了一种基于视觉注意力的Gabor在线多装甲目标跟踪方法,实现对地面战场中多装甲目标的跟踪。通过模拟视网膜结构,构造了一种能够增强检测的视觉注意力Gabor分支,并引入时间信息,采用在线学习的目标特性卷积神经网络解决目标遮挡的问题,更重要的是,通过实际拍摄和互联网下载等手段构建了多装甲目标跟踪数据集,并且通过对目前成熟的多目标跟踪方法和本文提出的方法进行对比实验。实验证明了本文提出的方法不仅具有优异的跟踪性能,而且能够满足实际的应用需求。     

三种引入Doppler量测的数据互联算法性能分析

针对多频连续波雷达系统中多目标跟踪问题,提出了三种引入目标径向速度量测的贝叶斯类多目标数据互联改进算法。为了清楚地对比三种改进算法与传统算法以及改进算法之间在跟踪精度、实时性等跟踪性能上的差异,对上述算法在相同环境下进行了详细的性能分析。首先,简述了各算法的互联方法;然后,建立了跟踪模型;最后,选取典型的多目标运动情况对这些算法进行了仿真实验,并根据仿真结果综合分析了它们各方面的跟踪性能。     

A new head pose tracking method based on stereo visual SLAM

Real-time and reliable head pose tracking is the basis of human–computer interaction and face analysis applications. Aiming at the problems of accuracy and real time performance in current tracking method, a new head pose tracking method based on stereo visual SLAM is proposed in this paper. The sparse head map is constructed based on ORB feature points extraction and stereo matching, then the 3D-2D matching relations between 3D mappoints and 2D feature points are obtained by projection matching. Finally, the camera pose solved by the Bundle Adjustment is converted to head pose, which realizes the tracking of head pose. The experimental results show that this method can obtain high precise head pose. The mean errors of three Euler angles are all less than 1°. Therefore, the proposed head pose tracking method can track and estimate precise head pose in real time under smooth background.     

基于测量协方差离散Kalman滤波估计算法的视频跟踪

视频中人体跟踪存在复杂性,尤其是对复杂背景下的人体上、下肢区域进行识别与跟踪时,传统算法存在一些问题。本文在传统Kalman滤波跟踪算法基础上,提出一种基于可变测量协方差的离散Kalman滤波人体识别算法。通过初始化测量协方差,用递归的方法从新获取的观测数据中计算出新的测量协方差估计量,通过离散Kalman滤波器进行跟踪。在实际的视频图像中,表现出良好的跟踪效果,并且对上肢、下肢及整个人体的区分以及部位跟踪方面都有很好的表现。相对于传统的Kalman滤波算法,本算法没有丢失跟踪目标的现象,跟踪速度适中,与人体行进速度保持一致,基本为1.5 m/s,特别适用于对视频中的人体行为进行跟踪及分析处理。     

基于传感器网络的多目标跟踪和特征管理方法

针对传感器网络下多目标跟踪时目标数量不断变化这一复杂情况,文中对多目标的跟踪和特征管理方法进行了研究。该方法由数据关联、多目标跟踪、特征管理,和信息融合所组成。其中未知数量多目标的跟踪和数据关联通过马尔科夫蒙特卡罗数据关联实现。通过信息融合来整合本地信息,获取所有相邻传感器的本地一致性,最终实现特征管理。试验证明,本方法能够在分布式的传感器网络环境下对多目标进行准确有效地跟踪和特征管理。     

基于粒子滤波与多特征融合的视频目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波和多特征融合的视频目标跟踪方法.以粒子滤波为跟踪框架,根据颜色跟踪中存在的问题提出将颜色与目标运动信息融合,利用融合后的信息确定粒子的权值.利用重采样策略缓解退化现象对粒子滤波的影响.针对2段不同的视频进行了不同算法的仿真与性能的比较,实验结果表明,本文方法在计算量增加不多的情况下大大改善了跟踪的性能与鲁棒性,尤其当目标与背景颜色相近时仍然能够准确地对目标进行跟踪.     

非线性几何规划的几种算法

介绍了非线性规划的数学模型(即具有不等式约束条件的求解目标函数最优化解的一类优化问题)以及现今求解这类非线性规划问题时,运用最为广泛的罚函数内点算法,同时介绍了解决几何规划问题的两种算法,内点路经跟踪法和序列二次规划法。通过实例,对比了文中所介绍的内点路径跟踪法和序列二次规划法的运算结果,最终给出结论。     

Tracking biological cells in time-lapse microscopy: an adaptive technique combining motion and topological features

This paper presents a vision-based method for automatic tracking of biological cells in time-lapse microscopy by combining the motion features with the topological features of the cells. The automation of tracking frequently faces problems of segmentation error and of finding correct cell correspondence in consecutive frames, since the cells are of varying size and shape, and may have uneven movement; these problems become more acute when the cell population is very high. To reduce the segmentation error, we introduce a cell-detection method based on h-maxima transformation, followed by the fitting of an ellipse for the nucleus shape. To find the correct correspondence between the detected cells, the topological features, namely, color compatibility, area overlap and deformation are combined with the motion features of skewness and displacement. This reduces the ambiguity of matching and constructs accurately the trajectories of the cell proliferation. Finally, a template-matching-based backward tracking procedure is employed to recover any break in a cell trajectory that may occur due to the segmentation errors or the presence of a mitosis. The tracking procedure is tested using a number of different cell sequences with nonuniform illumination, or uneven cell motion, and is shown to provide high accuracy both in the detection and the tracking of the cells.