神经过程和运动模型混合驱动的机动目标跟踪算法

针对基于贝叶斯滤波器模型的目标跟踪算法非常依赖先验知识,在复杂场景中跟踪性能下降的问题,提出了一种神经过程和运动模型混合驱动的机动目标跟踪算法。利用神经网络构建一个目标运动的随机微分方程来提高对目标运动的建模能力;使用加速度模型作为领域知识约束目标状态的微分方程,构造一个混合驱动的解码器;利用所构成的混合驱动解码器替换神经过程的解码模块,形成一种无监督学习的混合驱动滤波器。仿真实验结果表明：所提算法同时具有数据驱动和模型驱动算法的优势,依赖先验知识少,能在不同场景下保持稳定的跟踪精度,生成的轨迹较神经过程滤波器更加平滑且具有目标动力学特征;与经典的贝叶斯滤波器相比,所提算法的状态估计峰值误差平均降低了20%。     

约束仅方位跟踪粒子滤波器研究

该文研究了杂波干扰下适用于平面机动目标实时定位的粒子滤波器的设计和实现.运用贝叶斯递推方法,分析了通用粒子滤波算法.应用马尔可夫链理论,建立了目标机动的多模式模型.针对约束仅方位跟踪(CBOT)的实际条件,推导了粒子滤波器中的最优重要密度公式.综合粒子滤波算法和约束仅方位跟踪理论,得出了约束仅方位跟踪粒子滤波器的伪码.对约束仅方位跟踪粒子滤波器的研究表明:在目标受到道路图之类的约束假设下,可以去除对本站作特定机动的要求;可在杂波环境中、目标作任意非线性机动的情况下,实现仅方位跟踪;跟踪定位距离大、角度宽;采用最优重要密度,可大大减少粒子数,降低计算量.     

无线传感网跟踪任务中的目标运动 模型估计与节点调度

在无线传感器网络进行目标跟踪的过程中,合理的节点调度算法可以兼顾跟踪精度和能量消耗,延长网络的使用寿命.然而,当目标运动模型未知时,难以实现高效的节点调度.为解决目标运动模型未知场景下的跟踪问题,本文将监控区域中的目标移动和传感器观测建模为隐马尔可夫模型(HMM),并提出了HMMQMDP算法,把问题分解为运动模型估计和节点调度两个阶段:运动模型估计阶段是根据传感器采集的观测序列估计目标状态转移概率;节点调度阶段则被建模为部分可观测马尔可夫决策过程(POMDP),综合考虑决策的短期和长期损失,应用QMDP算法近似求解优化策略.仿真结果表明:该算法可以根据观测样本有效地学习和估计目标运动模型,提升节点调度算法的效果.     

人体关节运动跟踪

基于计算机视觉的人体关节运动跟踪是建立在计算机基础上的可移植、可拓展的智能人机交互模式.通过极值点确定、初始位置确定、粗定位、精定位、带宽确定,获取运动人体关节的中心和带宽,从而识别人体关节.采用改进的Mean Shift算法对人体运动时的关节进行跟踪,应用改进的Kalman滤波器跟踪算法对运动目标的状态进行估计,解决了快速运动或突然变向的目标丢失的问题.最后,对改进前后Kalman滤波器跟踪算法的跟踪效果进行对比,验证了改进Kalman滤波器跟踪算法的优越性.     

一种基于稀疏表示的判别式目标跟踪算法

目标跟踪是计算机视觉领域中具有挑战性的问题.提出了一种基于稀疏表示的判别式目标跟踪算法,用于在复杂场景中对运动目标进行鲁棒跟踪.该算法首先对目标进行滑动窗口稠密采样,构建目标的稀疏表示字典,然后将目标表示为该字典的稀疏编码,从而构造具有判别力的目标特征表示.在跟踪过程中,将目标跟踪问题看作是背景与目标的判别性问题,使用目标和背景的特征表示在线训练朴素贝叶斯分类器,根据分类结果得到目标的跟踪结果.为了适应场景及目标外观变化,设计动态更新机制对字典与分类器进行在线更新.和传统基于稀疏表示的跟踪方法相比,该算法将稀疏表示与判别式分类器结合,利用稀疏表示获得具有判别力的目标特征表示,而在线的朴素贝叶斯分类器则确保了目标跟踪的快速有效.与流行的多种跟踪算法比较结果表明,本算法能够在复杂条件下实现目标的鲁棒跟踪.     

视频帧内运动目标复制-粘贴篡改检测算法

摘要： 提出了一种基于Lucas_Kanade(LK)光流及运动目标预检机制的视频帧内运动目标复制 粘贴篡改检测算法.该算法分为运动目标检测与跟踪、运动序列筛选和空间域匹配3个阶段.运动目标检测与跟踪利用背景建模算法和卡尔曼滤波器进行检测和跟踪;运动序列的筛选采用LK方法得到各运动序列的光流值,并计算其相关性来选择可能存在篡改的视频帧序列;空间域匹配利用尺度不变特征变换算法对上一阶段得到的对应运动序列逐帧进行匹配,过滤正常的视频序列.实验结果表明,本文算法能有效检测同源视频中针对运动目标的多帧复制 粘贴篡改.     

基于PHD的多扩展目标联合检测、跟踪与分类算法

针对杂波和噪声背景下空间距离较近的扩展目标数目和状态难以估计的问题,提出了基于扩展目标概率假设密度滤波器(ET-PHD)的多目标联合检测、跟踪与分类算法,并给出了该算法基于粒子滤波的实现方法.算法在滤波器中引入了属性量测信息,预测阶段的粒子按照其类别进行传播,更新阶段对所有粒子进行联合更新,更新结束后将粒子按照类别进行分类,各类别的粒子集表示了其相应类别目标的PHD分布.该算法具有模块化结构,计算复杂度为O(mn).数值仿真场景包含两类扩展目标并行运动和两类扩展目标交叉运动.结果表明,该算法可以同时估计扩展目标的类别、数目和状态,并且平均最优次模式分配距离相比传统算法的降低幅度超过50%.     

基于混合模型的移动机器人同时定位与环境建模

提出一种基于混合地图模型的融合声纳传感器观测信息与里程计信息的同时定位与环境建模(SLAM)方法.该方法用混合模型即栅格地图模型和直线特征地图模型表示环境地图.首先,采用三区域声纳模型以及贝叶斯法则构建栅格地图,并通过在空间和时间上融合不同时刻多个声纳传感器的信息提高地图精度.然后,引入霍夫变换提取直线特征,创建直线特征地图,并通过比较地图中直线段的方向相似性、共线性与交叠性,确定全局与局部地图是否匹配.最后,利用直线特征以及扩展卡尔曼滤波器(EKF),通过状态预测、观测预测、位姿更新3个阶段估计出机器人更新的位姿信息,校正构建的地图模型,从而实现机器人的同时定位与环境地图构建.仿真实验和真实环境实验验证了该算法的可行性与有效性.     

数目可变多目标的实时跟踪

提出一种单目固定场景下,基于贝叶斯框架的数目可变的多目标实时跟踪方法.通过两个阶段实现对目标的有效跟踪:第一阶段为自动初始化,通过背景建模对视频序列进行检测,并实时提取目标的空间与颜色分布特征;第二阶段为运用粒子滤波器对目标进行跟踪与标定,通过目标间的特征匹配对对应矩阵进行实时更新,判断目标的数量变化情况及其发生概率.本文通过对道路监控视频序列中的车辆进行了跟踪仿真实验,验证了该方法的有效性和可靠性.     

复杂环境下运动目标跟踪

主要针对复杂背景环境下的非刚体运动目标,采用基于核密度加权的颜色模型粒子滤波器算法对目标进行跟踪。利用巴特查里亚距离作为判据检测跟踪错误,并以此指导跟踪过程的恢复。仿真实验表明,该方法能够对复杂环境下的运动目标进行有效跟踪,并且有较强的抗干扰能力和自动恢复能力。     

非均匀分布量测下的扩展目标跟踪方法

针对雷达方位角变化导致散射源统计特性改变的问题,提出了一种非均匀分布量测下的扩展目标跟踪方法。算法通过轮廓质心法和接受-拒绝采样法产生伪量测,并构建了分层无迹卡尔曼滤波器(Hierarchical Unscented Kalman Filter,HUKF)来计算运动状态和形状参数的后验概率。实验结果表明,相比于传统的无迹卡尔曼滤波方法,该方法对星凸扩展目标有着更好的跟踪性能。。     

Motion Geometric Active Contours： Tracking Nonrigid Objects in Clutter Background

MGAC (Motion Geometric Active Contours), a new variational framework of geometric active contours to track multiple nonrigid moving object‘s in the clutter background in image sequences is presented. This framework, incorporating with the motion edge information, consists of motion detection and tracking stages. At the motion detection stage, the motion edge map provides an approximate edge map of the moving objects. Then, a tracking stage, merely using thestatic edge information, is considered to improve the motion detection result. Force field regularization method is used to extend the capture range of the edge attraction force field in both stages.Experiments demonstrate that the proposed framework is valid for tracking multiple nonrigid objects in the clutter background.     

基于DSP与FPGA的靶标动态检测跟踪技术

针对靶场目标测试面临的测量目标小、距离远、目标与背景对比度低等实际问题,提出了基于DSP(Digital Signal Processing）与FPGA（Field Programmable Gate Array）的数字视频图像信息进行目标动态检测跟踪的方法。该方法采用了图像分割检测方法与目标跟踪算法,精确并快速地定位靶标十字的中心,从而实现复杂环境下运动靶标检测跟踪,提高了检测效率和精度。     

基于多视图像序列跟踪的SAR地面运动目标检测

为基于合成孔径雷达(SAR)检测地面切向运动目标,提出基于多视图像序列跟踪的检测方法。在SAR多视图像序列上,具有切向速度的地面运动目标在子视图像间的位移轨迹可近似为一条斜线。该算法利用具有方向性约束的动态规划实现动目标在SAR多视图像序列上的轨迹跟踪,进而沿散焦轨迹作非相干积累可显著改善微弱目标检测性能。基于跟踪信息可实现动目标切向速度估计和解Doppler模糊。基于实测机载SAR数据的数值实验证明了该方法的有效性。     

基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法

机载雷达在对临近陆地的海面目标进行探测时会受到很强的陆地杂波干扰,海面附近的强陆地杂波会导致探测范围内虚警概率升高,严重影响雷达的对海探测性能. 针对该问题本文提出了一种基于地图信息的机载雷达对海探测目标检测算法,所提算法通过载机惯导系统提供的载机姿态及天线指向等信息计算天线波束照射区域的经纬度,并将其与地图数据匹配实现海陆分割,进而剔除陆地虚警,输出海面目标. 基于X波段雷达探测实验数据的实验结果表明,本文所提算法能够快速准确判断目标的海陆位置,通过海陆目标的筛选与剔除,提高机载雷达在陆地杂波较强的情况下对海探测性能.      

运动车辆的多传感融合跟踪

针对单一传感器可靠性低、有效探测范围小的缺点,提出了采用雷达与机器视觉融合来实现路面运动车辆跟踪的新方法.该方法采用动力学模型对车辆运动进行描述,考虑了车体运动与车轮速率、转向角之间的关系,比用线性模型更符合车辆实际行驶时的复杂运动状况.通过基于雷达量测的扩展卡尔曼滤波估计建立视觉窗口,再根据图像灰度信息自适应调整窗口中心位置及尺寸,有效地限制了后继图像处理的工作区域,提高了系统的实时性.新方法采用数据融合技术,充分利用雷达与图像传感的量测信息,改善了对机动目标的状态估计.实验证明,该方法能明显提高路面运动车辆位置和方向角的跟踪精度.     

光电跟踪系统中高频测角信息的攫取研究

为了能够充分利用光电跟踪设备相邻两次激光测距间隔内的高频测角信息，以提高目标跟踪精度，给出了一种航迹“融合”式目标状态估计方法。该方法借助扩展Kalman滤波算法．将无测距信息时刻的目标测角信息代入独立的滤波器，而对有距离时刻的目标测量信息建立另外的滤波器，然后将两滤波器的输出结果进行加权融合，从而在不增加任何硬件成本的前提下，进一步提高了具有激光测距的光电跟踪系统的目标状态估计精度。对模拟数据和靶场实测数据的测试结果表明了该方法的可行性和有效性。     

基于贪婪量测划分的隐身目标跟踪MS-LMB滤波器

针对隐身目标的跟踪,本文将贪婪量测划分的方法应用于多传感器标签多伯努利(MS-LMB)滤波器中,较好地解决了低检测概率下的多雷达跟踪问题. 传统的MS-LMB滤波器一般采用吉布斯采样来解决量测划分问题. 当雷达网中多数雷达对隐身目标的检测概率较低而处于漏检状态时,目标的似然权值将偏小而很难被吉布斯采样获取,从而难以准确估计隐身目标的状态. 贪婪量测划分机制由于单独考虑了包含漏检项的量测集,可有效解决此问题. 仿真实验结果表明,在隐身目标的跟踪中,采用贪婪量测划分的MS-LMB滤波器的滤波性能明显优于采用吉布斯采样的MS-LMB滤波器的性能.      

基于核相关滤波的飞行员手势跟踪研究

结合飞行员操作过程中手部的运动特点,针对核相关滤波器跟踪算法在目标尺度变化和快速移动时存在的问题,提出了一种结合了手势检测与核相关滤波跟踪算法的飞行员手势跟踪方法。首先,将肤色分割与背景减除进行有效的融合,对静态手势进行快速检测。然后,使用KCF算法对定位的手势区域进行跟踪以获取手势实时位置和轨迹。跟踪过程中比较手势检测与手势识别所得到的手部信息,当出现偏差时对搜索框进行更新。从而实现有效的手势检测与跟踪。实验结果表明,该方法可以实现对飞行员变形手势快速、准确的实时跟踪,对部分遮挡和尺度变化有很好的适应性,能够满足后期飞行员手部行为分析的要求。