基于IMM的UK-GMPHDF算法在多机动目标跟踪中的应用

为解决非线性系统滤波的非线性和多机动目标跟踪问题,提出了一种基于交互多模型(IMM)的无迹卡尔曼实现的高斯混合概率假设密度滤波(UK-GMPHDF)算法.该算法结合了IMM算法对不同目标机动模型的自适应能力和UK-GMPHD滤波精度高、计算量小的优点.此外,滤波器利用UK-GMPHD滤波,不仅避免了难以解决的数据关联问题,而且可以联合估计目标数和目标状态.在非线性系统和杂波环境下,通过对多机动目标跟踪的应用仿真,将该算法和基于单模型的UK-GMPHDF算法进行了比较,仿真结果表明了基于IMM的UK-GMPHDF算法具有较好的跟踪性能,大大提高了多机动目标跟踪精度,减少了跟踪的多目标误差.     

基于UKF的交互多模型算法

为了提高交互多模型算法的滤波精度,提出了基于无迹卡尔曼滤(UKF)的交互多模型算法(IMM-UKF).该算法融合了交互多模型算法对不同目标机动模式的自适应能力和UKF滤波精度高的优点.通过对机动目标跟踪的应用仿真,将该算法和基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的交互多模型算法(IMM-EKF)进行了比较,仿真结果表明了IMM-UKF具有较好的跟踪性能,减小了机动目标跟踪的均方根误差.     

一种姿态角辅助的IMMPF算法

交互式多模型粒子滤波(IMMPF)算法把粒子滤波(PF,Particle Filter)引入交互式多模型估计(IMM)算法,从而能够有效地解决非线性、非高斯机动目标跟踪问题.首次把姿态角信息引入到针对空中机动目标跟踪的IMMPF算法中,通过姿态角测量与当前运动模式的模糊关联来辨识目标的机动模式,然后把辨识结果与IMMPF算法的后验粒子权值相融合,以提高算法本身的模型分辨能力;对机动目标跟踪的仿真实验表明,该方法能够有效地改善原跟踪算法的跟踪精度和稳定性.     

基于ANFIS的自适应机动目标状态估计算法

针对基于当前统计(current statistics,CS)模型的机动目标状态估计算法对机动目标加速度的极限值依赖性大的缺陷,提出了一种利用自适应神经网络-模糊推理系统(adaptive neuro-fuzzy inference system, ANFIS)自适应调整目标状态噪声方差的方法。首先利用ANFIS算法对目标机动强度进行估计,进而对目标状态噪声协方差矩阵进行自适应调整;然后利用粒子滤波(particle filter, PF)算法对目标状态进行估计。仿真结果表明,与该方法能够有效提高目标状态估计的精度。     

适用于模型失配时的改进IMM算法

机动目标难以跟踪的主要原因是无法找到一个准确的模型来描述目标的运动,即此时目标运动模型是失配的。现今交互式多模型（interacting multiple-model, IMM）算法是一种常用的用于机动目标的跟踪算法。推导分析了现有的典型IMM滤波算法在跟踪机动目标时存在的不足,提出了一种更适用于运动模型失配情况下机动目标跟踪的改进IMM算法。该算法对在跟踪机动目标时滤波器的新息序列的均值特性进行推导分析,改进了IMM算法中模型概率的计算方法,提高了模型概率计算的准确性,从而提高对机动目标的跟踪精度。建立了典型的机动目标跟踪场景,将改进后的IMM算法和原有的典型IMM算法的跟踪性能进行了对比研究,并对模型转换概率的准确性进行了分析,仿真结果验证该改进算法的有效性。     

基于强跟踪滤波器的自适应常加速模型及跟踪算法

建立目标机动模型是传感器目标跟踪数据处理中的一个重要环节.为了克服"当前"统计模型对非机动目标和常加速模型对机动目标跟踪性能较差的缺陷,通过对"当前"统计(CS)模型的分析研究,在常加速(CA)模型的基础上提出了一种基于强跟踪滤波器的自适应常加速模型及跟踪算法(ACA-STF).该算法利用速度预测估计与实时速度估计间的偏差进行自适应方差调整,并通过引入强跟踪滤波器(STF)的渐消因子,实时调节滤波器增益,从而提高了跟踪精度,增强了系统对突发机动的自适应跟踪能力.理论分析和仿真结果表明对于非机动和机动目标,该算法比"当前"统计模型算法具有更高的跟踪精度.     

基于VSMM的GMCPHD滤波算法在多机动目标跟踪的应用

针对交互多模型(interacting multiple model, IMM)在多机动目标跟踪算法中存在的缺陷以及目标跟踪精度问题,提出了基于变结构多模型（variable structure multiple model, VSMM）的高斯混合基数概率假设密度（Gaussian mixture cardinalized probability hypothesis density, GMCPHD）滤波算法。该算法利用了VSMM具有自适应性、时变性的特点,达到了在某一时刻能够选取与目标运动模式相匹配的模型集合的目的,相比于IMM考虑的仅是固定的模式集合具有很强的优越性。此外,GMCPHD滤波算法不仅避免了数据关联问题,而且通过高斯分布递推PHD函数的同时递推基数分布。最后,利用雷达作为传感器,对跟踪机动目标进行仿真,证明VSMM相比于IMM对于多机动目标跟踪更具有优越性,同时验证了VSMM GMCPHD滤波算法具有提高机动目标跟踪精度,减小跟踪误差的作用。     

时变转移概率IMM-SRCKF机动目标跟踪算法

给出了一种交互多模型(interacting multiple model,IMM)算法中Markov转移概率矩阵在线修正的方法,并将平方根容积卡尔曼滤波器(square-root cubature Kalman filter,SRCKF)引入到IMM算法中,提出一种时变转移概率的机动目标跟踪IMM-SRCKF算法。该算法利用当前量测中包含的模式信息,对IMM算法中的转移概率矩阵进行实时递推估计,避免了常规IMM算法中转移概率先验确定的困难,提高了模型切换速度和跟踪精度;同时,SRCKF以目标状态协方差的平方根进行迭代更新,确保了滤波过程中协方差矩阵的对称性和半正定性,改善了数值精度和稳定性。仿真实验结果表明,该算法对机动目标的跟踪性能优于常规的IMM及IMM-CKF算法。     

强机动目标跟踪的两种MM算法设计与比较

现代舰艇反导中,及时、准确、有效地跟踪强机动的反舰导弹是反导武器系统中的一项关键技术.基于反舰导弹末端"蛇行机动"的运动特征,设计目标"蛇行机动"为直线运动模型和转弯运动模型的组合,并引入到构建的具有变结构的自适应网格交互多模型(AGIMM)算法和固定结构的固定网格交互多模型(FGIMM)算法中,在给定的初始条件下,运用MATLAB进行Monte Carlo仿真实验,比较分析了AGIMM算法和FGMM算法的跟踪性能.结果表明:针对目标"蛇行机动"的强机动情况,所构建的AGIMM算法比FGIMM算法的估计精度高、位置和速度估计波动小,稳定性好,适应性强,具有一定的工程应用价值.     

基于隐马尔可夫模型的动态规划检测前跟踪算法

传统的动态规划检测前跟踪(dynamic programming track-before-detect, DP-TBD)算法能有效实现对匀速直线运动目标的检测跟踪,但其忽略了目标帧间状态转移概率,因此在对机动目标进行检测跟踪时容易受噪声干扰,产生错误的状态关联。对此提出了一种基于隐马尔可夫模型的DP-TBD算法。该算法利用隐马尔可夫模型对目标的运动过程建模,用一系列隐状态表示目标转弯速率并利用隐马尔可夫模型的隐状态估计理论实现对转弯速率的估计和预测,进而得到当前目标状态的预测值,根据此预测状态与下一时刻回波数据分辨单元间的距离来计算转移概率。然后将转移概率应用于DP-TBD算法的能量积累过程中以提高检测跟踪性能。仿真实验基于机动目标,给出了所提算法的检测跟踪性能,并与传统的DP-TBD算法、方向加权DP-TBD算法以及线性最小二乘DP-TBD算法进行了分析比较,验证了该算法的有效性。     

改进的mean shift目标跟踪算法

提出一种改进的均值偏移（mean shift， MS）目标跟踪算法，用于提高模板漂移和大面积遮挡情况下视觉目标跟踪算法的鲁棒性和准确性。首先判断目标是否存在遮挡现象，当遮挡未发生时，采用原始MS算法跟踪目标，利用选择性分量更新策略对目标模板进行更新，减少模板漂移的影响|当遮挡发生后，利用非对称核函数模型对候选目标模型进行矫正，降低遮挡像素点对MS矢量和目标跟踪稳定性的影响。实验结果表明，改进的跟踪算法对非刚性和大面积遮挡目标都能进行稳定的跟踪。     

基于区域协方差和目标度的航空侦察图像舰船目标检测

为了实现岛岸复杂环境下航空侦察图像舰船目标检测,提出一种基于区域协方差和目标度的显著目标检测方法。在联合条件随机场和字典学习的图像显著性检测框架下,首先提取每个区域增强的sigma特征,并进行稀疏编码,然后又设计基于显著优化的目标度特征,利用信念传播算法推断生成舰船目标显著图,最后应用高效子窗口搜索方法实现舰船目标检测。实验结果表明,新方法的显著图结果目标区域一致高亮,背景杂波抑制效果好,可实现准确的目标检测。     

基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法

目前大多数基于相关滤波的跟踪方法是通过对模型采取简单的线性加权融合或是将历史模型作为时间正则化项来约束模型更新的方式, 增强滤波器对目标的判别能力, 但这种方式对目标时域信息利用有限, 容易造成模型退化漂移。本文提出一种基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法, 该方法通过收集跟踪过程中利用当前样本产生的独立模型, 在建立包含背景信息的局部样本库中来指导滤波器更新, 以此保留目标在时域中的鲁棒特征。同时，根据每一个模型对当前目标的表征能力不同进行可靠性权值更新。最后，利用交替方向乘子(alternating direction multiplier，ADMM)算法进行模型迭代优化。通过在大量的数据库进行实验, 结果表明本文的方法在精确度与成功率上有了大幅提升。     

融合块显著质心描述和多级关联的多目标跟踪

提出一种融合目标分块、显著质心建模和多级关联的多目标跟踪(multi target tracking, MTT)方法,用于提高互遮挡、相似目标干扰场景中的跟踪鲁棒、准确性。利用自适应阈值背景差分检测运动区域;将目标区域分块,根据块中运动像素处背景差分值计算色彩显著度,建立运动、色彩显著质心模型;建立目标间、目标与运动检测间全局、块级数据关联,判别互遮挡目标及块,并据块遮挡矩阵更新目标模板;利用有效色彩和运动信息计算块质心转移向量及融合权值,获得目标全局质心转移向量以定位目标。实验结果表明该方法对互遮挡、相似目标干扰及外观变化的多目标均具有稳定跟踪性能。     

侧扫声纳检测沉船目标的轻量化DETR-YOLO法

基于YOLOv5算法的侧扫声纳海底沉船目标检测方法虽然在检测精度和速度上取得了不错的成绩, 但是如何在复杂海洋噪声背景下进一步提高小目标检测的准确性、降低重叠目标漏警和虚警率的同时实现模型的轻量化是一个亟需解决的课题。为此, 本文创新融合DETR(end-to-end object detection with transformers)与YOLOv5结构, 提出了基于DETR-YOLO模型的轻量化侧扫声纳沉船目标检测模型。首先, 加入多尺度特征复融合模块, 提高小目标检测能力。然后, 融入注意力机制SENet(squeeze-and-excitation networks), 强化对重要通道特征的敏感性。最后, 采用加权融合框(weighted boxes fusion, WBF)策略, 提升检测框的定位精度和置信度。实验结果表明, 本文模型在测试集AP_0.5和AP_0.5∶0.95值分别达到84.5%和57.7%, 较Transformer和YOLOv5a模型大幅度提高, 以较小的效率损失和权重增加为代价取得了更高的检测精度, 在提升全场景理解能力和小尺度重叠目标处理能力的同时满足轻量化工程部署需求。     

基于模型压缩的安瓿瓶外观检测仿真研究

针对目标检测网络模型规模大、参数量冗余,导致安瓿瓶外观缺陷检测模型难以部署到边缘设备的问题,提出一种基于轻量化网络和模型压缩的Faster R-CNN安瓿瓶外观缺陷检测算法。以MobileNet-V2作为主干网络,利用模型剪枝策略裁剪卷积网络中冗余的通道;通过饱和截取映射将浮点型参数量化为整型;利用知识蒸馏恢复压缩后网络的检测精度。在自主构建的安瓿瓶外观缺陷数据集进行测试,模型体积减少了69.6%,平均精度为89.3%。仿真结果表明：压缩后的目标检测模型满足实际应用中安瓿瓶外观检测要求。     

脉冲多普勒雷达距离拖引目标序贯滤波跟踪方法

建立一个包含欺骗过程参数的滤波模型,在估计目标状态的同时,对目标距离拖引欺骗的相关参数进行估计。用一个递归滤波器估计回波平均功率,并计算真实回波和欺骗回波的检测概率,用于相关计算和欺骗终止判断。用2D方法实现测量值与真实回波和欺骗回波预测位置的关联判断,对相关上的回波使用序贯滤波的方法对目标状态进行估计。仿真结果表明,本方法能够有效地利用欺骗回波,不仅能稳定地跟踪目标,而且可以获得较高的目标位置估计精度。     

基于卷积神经网络的小型建筑物检测算法

针对基于传统卷积神经网络的建筑物目标检测算法对于小型建筑物检测准确率低的问题, 提出一种基于Mask-区域卷积神经网络(Mask-region convoluional neural networks, Mask-RCNN)模型的小目标检测算法模型。该模型对Mask-RCNN模型中的特征提取网络进行了改进, 设计了一种带有注意力机制的多尺度组卷积神经网络, 有效解决了小目标有用特征较少且易被背景特征和噪声干扰的问题。航拍图像实验结果表明, 改进的检测模型使小型建筑物目标检测准确率较原始Mask-RCNN模型提升了28.9%, 达到了0.663。并且整体检测准确率达到了0.843, 有效提升了航拍建筑物检测准确性。     

基于视觉对比度机制的红外弱小目标检测算法

针对红外图像中空天、海天等复杂背景及像素点噪声容易造成检测虚警的问题,提出一种基于视觉对比度机制的红外弱小目标检测算法。首先，通过新定义的局部对比度算子获取对比度增强的图像,该步骤可抑制背景杂波与像素点噪声对检测的干扰,提高图像的信杂比,增强目标区域的视觉显著性。然后,利用多尺度方法优化图像的显著区域,以增强算法的适用性,从而实现算法对不同尺寸的弱小目标的有效检测。最后,利用自适应阈值分割方法获取待检测的真实目标。实验结果表明,该算法无需图像预处理环节即可实现对不同尺寸的弱小目标的鲁棒性检测,对比常用算法具有快速性、高效性和较强的适用性。     

基于时钟频漂检验的卫星导航欺骗识别算法

通过分析欺骗信号对目标接收机时钟频漂的影响,建立被欺骗目标接收机在匀速圆周运动条件下的时钟频漂模型,将其与单位余弦函数进行圆相关,通过检测归一化相关值可以成功实现对欺骗干扰信号的检测,同时有效避免了虚警的发生;通过对相关相位及相关峰值分析处理可以解算出欺骗信号的方位角及仰角,仿真表明对方位角和仰角的估计误差在1°以内。该算法可行性较强,具有重要的理论价值和应用价值。