基于特征约束和均值漂移的机动目标粒子跟踪

粒子滤波是适用于非线性非高斯系统下目标跟踪的强有力工具．ＭｉｒｏＳｏｔ足球机器人系统可以作为研究机动目标跟踪问题的平台．对此,在分析ＭｉｒｏＳｏｔ系统目标特征的基础上,提出一种基于目标特征约束的均值漂移粒子滤波算法,利用约束和优化的思想提高粒子的质量并减少其数量．对比实验表明,该方法有效地克服了传统粒子滤波的计算量和粒子退化问题,保证了多机动目标跟踪的准确性和实时性．

     

基于Mean Shift和自适应预测的非刚性目标跟踪算法

传统Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ跟踪算法在目标发生机动或存在遮挡的情况下跟踪效果不理想．对此,结合目标的形状特征和颜色的可区分度对传统的颜色直方图进行改进,给出了将Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ和卡尔曼滤波器或粒子滤波器相结合的目标运动自适应跟踪算法,并针对粒子滤波器计算量大的问题,给出了运用两种不同运动式粒子进行有效预测的方法．结果表明,该算法可实现快速的非刚性目标跟踪,对目标的不规则运动和严重遮挡具有很好的鲁棒性．     

基于Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ和自适应预测的非刚性目标跟踪算法

传统Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ跟踪算法在目标发生机动或存在遮挡的情况下跟踪效果不理想．对此,结合目标的形状特征和颜色的可区分度对传统的颜色直方图进行改进,给出了将Ｍｅａｎ Ｓｈｉｆｔ和卡尔曼滤波器或粒子滤波器相结合的目标运动自适应跟踪算法,并针对粒子滤波器计算量大的问题,给出了运用两种不同运动式粒子进行有效预测的方法．结果表明,该算法可实现快速的非刚性目标跟踪,对目标的不规则运动和严重遮挡具有很好的鲁棒性．

     

基于萤火虫优化粒子滤波的新型机动目标跟踪算法

交互式多模型粒子滤波算法需要多个模型才能对强机动目标进行跟踪,并且粒子滤波的重采样会导致粒子贫化现象,针对该问题提出一种新型机动目标跟踪方法.该方法首先将萤火虫群体的吸引和移动机制引入粒子滤波;再将改进粒子滤波引入交互式多模型中,通过智能寻优的方式提高交互式多模型的跟踪精度和稳定性.实验结果表明,相对于IMM-PF,改进方法可以用更少的时间达到同等精度,提高了机动目标跟踪的效率.     

基于粒子滤波的弱目标检测前跟踪算法

针对低信噪比条件下机动目标的检测跟踪问题,提出了一种改进型的基于多模型的粒子滤波检测前跟踪算法.由于粒子退化问题,在目标信号微弱、目标发生机动或者信号幅值波动较强势,粒子滤波的TBD算法的检测概率和跟踪精度将会下降.本算法在粒子滤波的基础之上改进,即在每次循环之前加入新粒子,新粒子的分布是由平均法和前一时刻的目标估计结果进行确定.给出了粒子滤波的TBD算法推导以及数值计算过程.仿真实验表明:基于改进型粒子滤波检测前跟踪算法能够检测低信噪比的目标.     

非线性粒子滤波目标跟踪应用仿真

针对非线性环境中存在的机动目标跟踪问题,对基于贝叶斯估计的粒子滤波器进行研究,为解决混合退火粒子滤波重要密度函数构造的问题,在混合退火粒子滤波的基础上,通过对系统状态和观测粒子方差的研究,提出了非线性环境下动态退火参数粒子滤波的改进算法,在混合退火粒子滤波中引入动态退火参数来构造高效的重要密度函数,提高了混合退火粒子滤波的跟踪精度,应用该滤波方法对机动目标模型进行仿真,并对多种滤波跟踪算法进行性能测试和比较,仿真实验结果表明,在非线性环境下该粒子滤波方法可行有效.     

一种实用的融合方法在辅助粒子滤波中的应用

研究机动目标跟踪优化问题,传统的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filtering,EKF),无迹卡尔曼滤波(UnscentedKalman Filtering,UKF)跟踪机动目标强非线性系统,滤波精度有限,并存在噪声。为了提高跟踪滤波的精准性和可靠性,提出建立一种协同转弯非线性模型,将辅助粒子滤波(Auxiliary Particle Filtering)和数据融合相结合的跟踪滤波算法。辅助粒子滤波在重采样前对各个粒子权值依据似然函数进行修正,同时采用一种将多个滤波器结合的实用的数据融合方法,可以进一步提高滤波精度。经仿真表明,算法能减小运算量,并能很好的提高跟踪滤波精度。     

粒子滤波在机动目标跟踪中的应用

机动目标跟踪问题一直是数据融合领域的难点.本文提出将粒子滤波应用于跟踪机动目标.该算法不仅可解决非线性问题,且对机动目标有很好的跟踪效果.仿真实验结果表明了该滤波器的有效性.     

闪烁噪声环境下机动目标跟踪的改进的高斯-厄米特粒子滤波

针对闪烁噪声环境下机动目标跟踪的非线性、非高斯问题,提出了一种改进的高斯-厄米特粒子滤波算法.和传统的高斯-厄米特粒子滤波算法相比,在生成粒子集时,改进的高斯-厄米特粒子滤波算法采用高斯-厄米特滤波对当前时刻的各个粒子进行估计,将得到的估计值和协方差直接作为粒子滤波算法的粒子集及相应的协方差.仿真结果表明,改进的高斯-厄米特粒子滤波算法对闪烁噪声环境下的机动目标能够进行有效的跟踪,提高了跟踪精度.     

雷达/红外双模导引头信息融合算法研究

毫米波雷达/红外成像复合制导已成为当前多模复合制导技术的研究热点。从毫米波雷达/红外成像复合导引头系统的特点出发,利用粒子滤波算法替换交互式多模型算法中的次优滤波器,建立了一种基于交互式多模型粒子滤波的集中式雷达/红外双模导引头信息融合算法;该算法将交互式多模型与粒子滤波相结合,有效地解决了系统非线性非高斯条件下的机动目标跟踪问题;仿真结果表明,在系统模型非线性和非高斯的条件下,提出的算法性能要大大优于传统的基于EKF的交互式多模型算法,同时提出算法对目标机动模式的变化很敏感,能够快速响应目标的机动,跟踪精度大大提高。     

基于自适应时空码书的粒子滤波多目标跟踪

提出一种基于自适应时空码书检测模型的粒子滤波多目标跟踪算法。使用时空码书模型进行前景背景分割,检测出前景目标,在该模型上加入目标自适应过程。将自适应时空码书检测的结果作为粒子滤波跟踪算法的初始目标状态,通过关联算法和粒子滤波实现多目标跟踪。自适应时空码书模型能明显降低对前景目标的误检率,抑制噪声干扰。实验结果表明,该算法能够在有干扰的复杂背景下实现对运动多目标的快速捕获,并有效提高跟踪的可靠性和精度。     

交互式箱粒子标签多伯努利机动目标跟踪算法

针对多机动目标追踪问题, 将交互式多模型(Interacting multiple model, IMM)思想与箱粒子标签多伯努利滤波器(Box-labeled multi-bernoulli filter, Box-LMB)相结合, 提出交互式箱粒子标签多伯努利滤波器(IMM-Box-LMB)算法.该算法首先通过扩展多目标状态, 引入模型匹配概率变量, 并利用量测信息在预测阶段更新模型匹配概率, 进而使用交互式多模型算法对每个箱粒子状态进行混合估计.其次, 在更新阶段提出二次收缩算法, 通过二次收缩算法使更新后的箱粒子具有更大的区间和存活概率, 也更加接近真实目标位置, 从而达到提升后续时刻箱粒子多样性的目的.仿真结果表明, 二次收缩算法能够有效地提升箱粒子的多样性.将二次收缩算法应用于IMM-Box-LMB算法, 能够在不同信噪比下稳定准确地估计机动目标的个数.相同条件下, 与匀速直线运动(Constant velocity, CV)模型下的Box-LMB算法相比, IMM-Box-LMB算法能够对多机动目标的数目以及状态进行更加有效的估计.     

基于SVD背景抑制和粒子滤波的弱小目标检测*

针对云天背景下红外弱小目标的检测算法中常见的目标漏检和检测错误问题,提出了一种基于奇异值分解背景抑制和粒子滤波联合检测算法。该算法首先采用奇异值分解滤波抑制红外图像背景,获取候选目标位置,然后采用粒子滤波算法估计目标运动状态,获取目标搜索窗口,最后将单帧检测候选目标与预测的搜索窗口相结合实现小目标检测。对真实红外图像序列进行实验表明,该方法有效地解决了SVD滤波单帧漏检和粒子滤波预测错误导致的目标检测错误问题,从而提高了低信噪比下弱小目标的检测能力。     

基于高斯粒子CPHD滤波的多目标检测前跟踪算法

针对未知目标数条件下多弱小目标检测前跟踪(TBD)算法鲁棒性较低、运算量较大等问题,提出一种基于高斯粒子势概率假设密度(CPHD)滤波的多目标检测前跟踪算法.运用高斯函数近似目标状态的后验概率密度,采取粒子滤波的方法迭代更新CPHD中各高斯项的均值与协方差,无需重采样,避免了粒子退化和采样枯竭等问题;同时结合检测前跟踪算法的实际情况,得出粒子权值的更新表达式.仿真实验表明,与现有算法相比,所提出算法在降低复杂度的同时,可以更为可靠地传递目标势分布信息,从而提高多弱小目标数目和状态估计的准确性和稳定性.     

卡尔曼粒子滤波的视频车辆跟踪算法研究

近年来,视频车辆跟踪作为城市智能交通系统（ITS）的一个关键技术受到关注。本文针对传统粒子滤波的非线性、非高斯性可能导致跟踪过程的不稳健性,提出一种基于卡尔曼粒子滤波的视频车辆跟踪算法,该算法利用基于重要区域的目标颜色直方图统计模型对视频车辆目标进行建模,并将其应用于卡尔曼滤波更新中,通过采用Mean Shift算法将卡尔曼滤波器引用到粒子滤波器当中,对车辆的运行轨迹进行校正,实现了局部线性滤波,实现了在保持跟踪系统整体上的非线性、非高斯性的同时,兼顾其局部的线性高斯特性。实验结果表明,本文所提出的方法与传统粒子滤波方法相比,能够更准确地对车辆进行跟踪,同时保证了在复杂环境下性能的稳健性。     

基于箱粒子概率假设密度滤波的弱目标检测与跟踪算法

针对低信噪比条件下多弱小目标检测前跟踪算法跟踪效率低、计算复杂度高等问题,提出一种基于箱粒子概率假设密度滤波的弱目标检测与跟踪算法.首先,针对由目标的贡献强度和噪声获得的目标强度量测图像,利用均值滤波抑制强度量测图像中的噪声;其次,以不交叉原则挑选出强度值较大区域作为区间量测;最后,利用箱粒子概率假设密度(BOX-PHD)滤波对上述所得的区间量测进行目标跟踪.仿真结果表明,所提出的方法可以提高跟踪性能,且计算效率高.     

基于辅助粒子滤波的红外小目标检测前跟踪算法

研究低信噪比复杂环境下的红外小目标检测和跟踪问题,提出了基于辅助粒子滤波的检测前跟踪算法.首先使用形态学滤波算法对图像进行白化预处理;然后在跟踪阶段采用辅助粒子滤波算法估计目标运动状态,在检测阶段利用跟踪滤波器的输出构造似然比,并进行似然比检验.对真实红外图像序列的实验表明,该算法可成功跟踪和检测信噪比为2的小目标,且其性能优于传统的检测前跟踪算法.     

基于核岭回归和粒子滤波的室内移动目标追踪算法研究

本文提出了一种基于核岭回归和粒子滤波的室内移动目标追踪算法,该算法在离线阶段采用核岭回归方法提取传感器之间的距离与RSSI(Received Signal Strength Indicator)信号值之间的非线性关系,从而训练出一种非线性回归距离模型;在线追踪阶段,利用非线性回归模型和粒子滤波算法实现室内移动目标的定位和追踪。本文在典型的室内办公环境下进行实验,并通过MATLAB对实测数据进行仿真。实验结果表明,相比WKNN算法和KF算法,本文所提出的算法能到达更好的定位精度,误差均值为1.2743 m。     

异步采样下的多红外传感器多目标跟踪算法

针对异步采样下多红外传感器多目标跟踪问题,提出了一种基于概率假设密度粒子滤波的跟踪算法.该算法首先将一个融合周期内所有采样点在融合中心的坐标系中和时钟下进行统一映射,然后按照实际测量值到来的时间先后顺序,根据融合周期内相邻两个时刻之间状态的动态关系,建立相应采样时刻间的状态方程和量测方程,最后根据当前时刻测量对应的传感器的个数选择不同的滤波算法,对顺序到来的观测值依次进行状态估计和更新,从而得到目标数目和相应的状态估计值.仿真实验表明,所提的算法能较好地解决异步采样下多红外传感器多目标跟踪问题,具有较高的跟踪精度和较强的鲁棒性.     

基于两步跟踪算法的海关车辆监控研究*

针对实时性和鲁棒性要求比较高的海关卡口车辆视频监控问题,提出了一种基于改进的均值漂移算法和粒子滤波算法的两步跟踪算法。对海关车辆监控的目标图像采用YCbCr颜色空间建立初始帧目标模型,利用改进后的均值漂移算法找出候选目标,在跟踪相似度小于设定的阈值时再利用改进后的粒子滤波算法进行后续的跟踪。通过实验分析,验证了提出的算法既能保证均值漂移算法跟踪的实时性,也能保证粒子滤波算法跟踪的鲁棒性,具有较好的应用价值。