改进粒子滤波在行人跟踪中的应用

为提高粒子滤波在目标跟踪中的性能,将萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)的优化思想引入粒子滤波,并用自适应差分进化(Self-adaptive Differential Evolution,SaDE)算法代替粒子滤波的重采样,提出一种改进的粒子滤波跟踪算法,并采用新的跟踪特征HSV-iLBP进行跟踪.该算法将FA用于粒子滤波的重要性采样,通过计算迭代来抽取更加有效的粒子,并将粒子滤波的重采样过程看作求解目标函数的最值问题,通过自适应差分进化算法的迭代寻找最优粒子,改善粒子的退化和贫化问题.HSV-iLBP模型由于结合了维数低的HSV颜色特征和iLBP纹理特征,从而在提高跟踪鲁棒性的同时,能有效降低计算复杂度.通过仿真实验,验证了改进算法在行人跟踪上具有更好的精度和速度.     

基于优化RBPF的同时定位与地图构建

以优化的Rao-Blackwellized粒子滤波器(RBPF)为基础,实现了室内移动机器人同时定位与地图构建(SLAM).结合移动机器人的运动模型和观测模型,设计一种基于退火参数优化混合提议分布的RBPF算法,以退火参数调控两者在混合提议分布中的比例,使改进的提议分布更加接近真实状态;针对重采样后粒子退化效应,提出一种基于等级的自适应局部重采样(APRR)算法.在机器人操作系统(ROS)平台上,使用配有URG激光器的Pioneer3-DX机器人对改进算法进行实验验证,结果表明:改进算法能减少所需粒子数,保持粒子多样性,降低计算复杂度,在不同环境下在线创建高精度的2-D栅格地图.     

一种新的正则化粒子滤波图像恢复算法

引入粒子滤波对解决非线性非高斯模型的优良特性,将一种新的正则化粒子滤波算法(regularized particle filter)应用到混合噪声和乘性噪声图像恢复中.由于采样重要性重采样(SIR)方法在重采样时没有考虑观测量而引入误差,本文方法从后验连续分布中采样,引入观测量进而减少误差,同时将易实现的累积分布函数和正则化重采样步骤融合,进一步使粒子方差最小化,解决粒子衰竭问题,缓解退化现象.通过对具有混合噪声图像以及医学乘性噪声图像的恢复效果表明了该算法的有效性,且与小波阈值法和SIR粒子滤波法对比显示了其优越性.     

基于改进粒子滤波的锂离子电池RUL 预测

在基于粒子滤波算法的锂离子电池剩余使用寿命预测过程中, 由于基本粒子滤波算法存在粒子退化问题, 难以保证电池寿命预测的精度。为此, 提出一种基于MCMC(Monte Carlo Markov Chain)的无迹粒子滤波改进算法, 从选取适当的重要性密度函数和重采样过程两方面入手, 更全面地克服基本粒子滤波算法中的粒子退化问题, 进而提高锂离子电池剩余使用寿命预测的精度。实验仿真结果表明, 改进后的粒子滤波算法能更好地跟踪电池容量衰退趋势, 预测精度也明显优于基本粒子滤波算法, 为锂离子电池剩余使用寿命的预测提供了新思路。     

一种带重采样控制器的IMM-AUPF算法

为了减轻粒子滤波计算复杂性,提出了一种基于交互式多模型(IMM)架构的自适应Unscented粒子滤波算法(AUPF)。IMM-AUPF算法在粒子滤波重采样步骤中设计了一个重采样控制器,根据滤波性能在线调节重采样粒子的数量。并将自适应粒子滤波算法应用于交互式多模型估计方法中,有效地解决了地面机动目标跟踪问题。实验结果表明:基于粒子滤波的多模型滤波器在估计精度方面优于标准的交互式多模型滤波器,且IMM-AUPF算法在计算复杂性方面优于交互式多模型Unscented粒子滤波算法。     

基于GHF高斯粒子滤波的检测前跟踪算法

针对粒子滤波存在粒子退化,会导致检测前跟踪(TBD)算法的检测和跟踪性能下降这一不足,提出了一种基于高斯-哈密顿滤波(GHF)高斯粒子滤波的TBD算法.该算法基于高斯粒子滤波,采用GHF算法构造的重要性密度函数采样连续出现粒子,考虑了最新的量测信息,采样粒子更逼近于真实的后验概率密度,克服了粒子退化问题.仿真结果表明:与基本TBD算法相比,所提出的TBD算法提高了对目标的检测和跟踪性能.     

基于序列重要性重采样算法的MIMO时变信道半盲估计

粒子滤波可以用来处理非线性非高斯问题,而序列重要性重采样算法能较好地解决粒子滤波中的粒子退化问题,由此将序列重要性重采样算法运用于MIMO时变信道进行半盲估计.实验结果表明:与使用传统的粒子滤波方法相比,基于序列重要性重采样算法的MIMO时变信道半盲估计方法均方误差和误码率降低,从而改善了接收端的符号检测性能.     

基于在线判别分析的鲁棒L1视觉跟踪算法

通过分析经典L1视觉跟踪算法在粒子滤波框架下的采样粒子分布与运动目标真实状态的差异,提出了一种基于在线判别分析的改进L1视觉跟踪算法.该跟踪算法利用基于在线逻辑回归模型的判别分析及其更新过程,自主获取运动目标的实时状态与变化,增强运动目标与背景信息之间的可判别性,以实现采样粒子的自适应重要性筛选.通过筛选,尽量排除与运动目标差异大的粒子,降低这些粒子造成的跟踪不稳定性,并减少L1优化求解的次数,从而提高跟踪的鲁棒性和整个算法的执行效率.与五种跟踪算法在四组公开视频上的实验结果表明:提出的算法能够长时间准确地对运动目标进行跟踪,同时相对经典L1跟踪算法而言,有效地降低了计算复杂度.     

结合信赖域和粒子滤波的红外目标跟踪方法

研究机载前视红外(FLIR)系统中鲁棒的目标跟踪算法.在传统的粒子滤波中嵌入信赖域寻优方法,发挥了它们各自的优点.在重要性重采样之前,将所有的粒子点都置于状态空间中恰当的位置,只用少量的粒子点就可以保持住多个模态,并解决了传统粒子滤波中的采样恶化和采样枯竭问题.实验结果显示了该方法的有效性和鲁棒性.     

基于改进粒子滤波算法的比较分析研究

提出一类改进的粒子滤波算法.对于建议分布的选取方案,此算法采取强跟踪分散的卡尔曼滤波方式建立它的建议分布.由于线性调节参数,此算法让系统拥有更优越的自适应性及鲁棒性,对高机动目标具有更强的跟踪效果,继而为强跟踪扩展卡尔曼滤波的能力.仿真结论说明,此算法的性能比别的几类非线性滤波算法更加优秀.比如辅助粒子滤波器(APF)、迭代扩展卡尔曼粒子滤波器(IEKF-PF)、Unscented粒子滤波器(UPF)、正则化粒子滤波器(RPF),则是在bootstrap粒子滤波器提出之后,继而出现的改进的粒子滤波器0基于粒子滤波,本文提出了阻止粒子退化的两个重点原因,以及选取合适的采样建议分布及重采样算法.     

基于改进粒子滤波的声图像多目标跟踪方法

摘要：
针对利用声图像实现水下多目标跟踪问题,提出一种改进的粒子滤波多目标跟踪算法.通过引入联合概率数据关联算法,建立了联合概率数据关联 粒子滤波算法模型,使粒子权值中得以反映量测与目标轨迹间的关联概率,有效保证了各目标跟踪轨迹的连续性.采用了包含距离及角度的双重跟踪门得到确定矩阵,使跟踪精度得以提高.补充了轨迹起始及轨迹终结方法,以对跟踪过程进行完善.最后,通过水下多目标跟踪试验,对比分析了不同数据关联算法的试验结果,验证了所提方法的有效性,为基于前视声纳的多目标跟踪提供了一种更为有效的方式. 关键词：
联合概率数据关联; 粒子滤波; 目标跟踪; 前视声纳 中图分类号： TP 39
文献标志码： A     

全方位移动避障实时轨迹控制算法的研究

针对机器人避障轨迹控制过程中存在的路径优化以及如何躲避大障碍物或者是多障碍物的情况,本文提出一种基于狄克斯特拉算法与贝塞尔曲线的机器人移动避障实时控制改进算法,该算法引入机器人与目标终点路径的速度分量,采用狄克斯特拉算法进行移动轨迹路径优化,进而采用贝赛尔曲线修订优化路径,以此满足动态约束条件.仿真结果表明:相对于改进人工势场算法,本文构建的改进算法使得机器人移动时间缩短,机器人避障运动规划明显改善,具有较强的鲁棒性.     

基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪控制

为解决光伏阵列清扫机器人行进时易受组件间边框和光滑组件表面的影响,出现偏移原轨迹的问题,首先给出针对光伏阵列清扫机器人的运动学模型和超宽带定位系统,之后通过仿真分析原导航圆算法机器人调节距离较长的问题,提出一种基于改进导航圆算法的光伏阵列清扫机器人路径跟踪算法,对原导航圆算法的纠偏角重新修正,然后对修正后的纠偏角进行调...     

用于状态估计的自适应粒子滤波

分析了粒子滤波的性能关键,提出了一种新的自适应粒子滤波算法．该算法采用一种新提议分布,即将UKF（Unscented Kalman Filter）与自适应强跟踪滤波器（STF）相结合．新提议分布通过UKF构造粒子群,而粒子群中的每个粒子中的每个sigma点用STF来更新,它可以在线调节因子而使得算法自适应．非线性状态估计仿真试验证实了改进的粒子滤波算法的有效性．     

采用改进神经网络PID控制的移动机器人轨迹追踪控制研究

为了提高双轮移动机器人运动轨迹追踪精度,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,并对控制效果进行仿真验证。创建双轮移动机器人模型简图,给出运动轨迹误差方程式。在传统PID控制基础上增加BP神经网络结构,引用粒子群算法并对其进行改进,采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制调整参数,给出双轮移动机器人PID控制参数优化流程。采用数学软件MATLAB对双轮移动机器人轨迹追踪误差进行仿真验证,并与传统PID控制追踪误差进行对比。仿真曲线显示:在理想环境中,双轮移动机器人采用两种控制方法都能较好地实现轨迹追踪,追踪误差较小;在干扰波形环境中,传统PID控制双轮移动机器人追踪误差较大,而改进PID控制双轮移动机器人追踪误差较小。采用改进粒子群算法优化BP神经网络PID控制器,可以提高移动机器人运动轨迹追踪精度。     

无人机视角下的特征匹配引导粒子滤波跟踪算法

粒子滤波(particle filter, PF)算法被广泛应用于视觉目标的跟踪,然而,在无人机视角下,摄像机与画面中的目标同时运动,导致了PF对目标运动状态的预测失效.针对此问题,提出一种面向无人机视角下的改进的粒子滤波跟踪算法——特征匹配引导的粒子滤波跟踪算法.首先,利用相邻两帧图像中目标物体尺度不变特征变换(scale invariant feature transform, SIFT)特征匹配的结果作为初次定位;然后,利用空间加权的HOG特征与PF相结合获取二次定位结果;最后,利用chamfer distance修正跟踪结果的SIFT特征点作为下一帧特征匹配的模板,从而循环产生准确的视频跟踪结果.比较试验表明,该算法有效地改善了传统PF跟踪算法在无人机视角下运动状态预测方程失效的问题,能够较准确地对运动目标进行跟踪.     

基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法

针对未知环境下侦察机器人的自主导航问题,提出了一种基于视觉目标跟踪的侦察机器人导航方法.首先利用二进制鲁棒独立元素特征(BRIEF)提取方法来检测和描述待跟踪视觉目标的局部不变特征点,在快速的特征匹配计算基础上提出由粗到精的目标定位两步法实现机器人导航过程中视觉目标的实时准确跟踪.其次对基于视觉目标跟踪的自主导航任务进行行为分解和实现,在行为中集成视觉目标跟踪算法.最后利用基于宏行为的机器人事务执行机制实现移向视觉目标的自主导航控制.实验结果表明,提出的方法能够使侦察机器人实时准确地跟踪视觉引导目标,在复杂障碍物环境下可靠地完成移向目标的自主导航任务.     

3D Object Visual Tracking for the 220kV/330kV High-Voltage Live-Line Insulator Cleaning Robot

The 3D object visual tracking problem is studied for the robot vision system of the 220kV/330kV high-voltage live-line insulator cleaning robot. The SUSAN Edge based Scale Invariant Feature (SESIF) algorithm based 3D objects visual tracking is achieved in three stages: the first frame stage,tracking stage,and recovering stage. An SESIF based objects recognition algorithm is proposed to find initial location at both the first frame stage and recovering stage. An SESIF and Lie group based visual tracking algo...     

基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法

针对在室内扩散环境无法获得可靠的羽流流向/流速信息的情况下,解决寻源机器人源定位效率低、成功率低的问题,提出了一种基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法.该方法以气体浓度值作为个体适应度,在不搭载羽流流速/流向传感器的情况下,通过寻源机器人模拟灰狼种群的社会机制与狩猎行为进行位置更新,使寻源机器人能高效地追踪羽流并定位源位置.分别将灰狼优化算法、粒子群算法、遗传算法、Z字形搜索策略进行四组机器人羽流追踪仿真实验,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为92％、94％、94％、94％.实验结果表明,基于灰狼优化算法的寻源机器人的定位成功率分别为95％、90％、90％,验证了基于灰狼优化算法的机器人羽流追踪方法的可行性和有效性.     

CTF定位策略下基于多特征的智能机器人目标跟踪

针对复杂环境下机器人目标跟踪问题,提出由粗到精定位策略下基于多特征的智能机器人目标跟踪方法.该方法首先利用射频识别系统实现目标粗定位,然后采用自适应模板匹配算法、改进核函数的连续自适应均值飘移算法及扩展卡尔曼滤波算法提取目标头肩形状、衣服颜色与运动特征,实现精确定位.最后根据人机运动状态设计基于模糊规则的智能调速控制器,实时自动调整机器人的基准线速度与转弯增益,以稳定跟随运动目标.实验结果表明,该方法能有效保持人机之间的安全距离,对遮挡、相近颜色背景干扰及目标突然转弯的跟踪问题有较强的鲁棒性.