基于交互式多模型Kalman滤波的手势跟踪算法

针对任意变形手势跟踪过程中,手势运动轨迹方向发生改变时,传统滤波跟踪算法跟踪精度迅速下降的问题,提出了一种基于交互式多模型Kalman滤波的改进型手势跟踪算法。该算法在传统非机动状态空间模型的基础上增添了两个机动模型,以更加准确的描述手势的状态空间。首先采用三个不同模型分别描述不同的目标运行模式;同时,以模型匹配似然函数为基础更新模型概率;最终组合所有滤波器修正后的状态估计值以得到最优状态估计。实验对比结果表明,该算法能够取得较高地跟踪精度。     

多状态矢量Kalman滤波算法

提高跟踪精度是雷达发展的重要方向之一.本文建立的雷达跟踪模型,将不同时刻的状态变量联合进行处理,通过改变状态转移矩阵,给出了一种使用多状态矢量的Kalman滤波以提高雷达跟踪精度的新手段.仿真结果表明,相比传统的EKF算法,多状态矢量Kalman滤波能得到更加稳定、准确的滤波结果.     

无线传感器网络下的粒子滤波分布式目标跟踪算法

针对无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,提出了一种描述目标机动加速度的目标状态空间模型,以此模型为基础开发出基于粒子滤波的单目标和多目标跟踪算法.基本思想是:在状态空间中通过寻找一组传播的随机样本来获得近似后验概率分布,并以样本均值代替积分运算,从而求得最小状态方差估计.仿真结果表明,所提算法可以较好地解决无线传感器网络环境下的机动目标跟踪问题,速度跟踪精度、机动加速度跟踪精度均较经典分布式粒子滤波算法分别提高20%、27%.     

引入多速率模型的变结构机动目标跟踪

变结构多模型方法(VSMM)能够根据目标机动的实际情况实时确定结构不断变化的模型集合,取代传统IMM方法中的固定模型集.使参与状态估计的模型分布更集中,模型数量相对较少,从而提高算法的跟踪精度.多速率模型(Multirate)能够对原始测量数据进行多分辨分解,有效的抑制量测噪声,从而提高原始数据的信噪比.文章将多速率模型引入变结构多模型方法,提出一种新的机动目标跟踪算法多速率变结构多模型方法(MRVSMM),该方法分别从改善原始数据与改善模型集合两方面对传统IMM方法进行了突破.同时,采用多个多速率模型,并将多个模型的滤波结果相互交织实现对机动目标的全速率跟踪.仿真实验证明,该算法较传统的IMM方法跟踪精度得到了一定程度的提高.     

基于改进粗糙化粒子滤波的磁偶极子跟踪

针对一般非线性滤波方法对磁偶极子跟踪时存在精度不高和滤波发散的问题,提出了一种改进粗糙化粒子滤波算法进行求解.该算法基于欧拉离散化方法,将连续随机滤波方法引入粗糙化粒子滤波框架,计算出在K-L散度意义下的最优控制量,将其作为粗糙化均值,以克服粒子贫化问题.建立了磁偶极子目标跟踪的连续时间状态空间模型,并给出了算法具体实现,通过仿真实验,将该算法与目前采用的磁偶极子目标跟踪算法进行对比,结果表明所提出的算法精度较高,且性能稳定.     

IMM迭代无迹Kalman粒子滤波目标跟踪算法

针对传统交互式多模型(interactive multiple model,IMM)算法跟踪机动式再入目标精度差和实时性不高的问题,提出一种交互式多模型迭代无迹Kalman粒子滤波算法.该算法在多模型滤波过程中采用改进的粒子滤波算法,通过迭代无迹Kalman滤波融入最新观测信息,进而生成粒子滤波的重要性密度分布,从而提高采样质量,改善滤波算法性能.仿真结果表明,提出的算法相对于交互式多模型粒子滤波算法具有更好的跟踪效果.该算法对提高跟踪机动式再入目标的精度与实时能力具有一定的理论意义.     

一种改进的自适应卡尔曼滤波算法

针对多传感器数据融合时传统卡尔曼滤波算法极易引起滤波发散,降低滤波精度和系统实时性的问题,研究一种改进的自适应滤波算法对多传感器数据进行融合,得到更为准确的信息数据。该算法在简化的Sage-Husa滤波基础上引入滤波收敛性判据,抑制滤波发散并提高滤波精度和稳定性。同时结合强跟踪滤波思想调整增益矩阵,使滤波器具有强跟踪滤波的特性,提高改进的滤波算法对不确定系统模型的鲁棒性以及对突变状态的滤波处理能力。将改进算法与传统卡尔曼滤波算法进行仿真比较。仿真结果表明,在系统模型参数失配或实变噪声未知情况下,改进的自适应滤波算法有更好的鲁棒性,并且在系统状态突变时仍有较好的滤波效果,明显提高了滤波精度和实时性。     

基于时变马尔科夫转移概率的机动目标多模型跟踪

为了消除机动目标多模型跟踪中人为因素对跟踪精度的影响，提出了一种新的基于时变马尔科夫转移概率的机动目标多模型跟踪算法．该算法通过对Baum辅助函数的最大化实现隐马尔科夫模型状态转移概率的参数估计，并将估计结果用于交互式多模型算法的设计中，构造出时变马尔科夫状态转移概率的交互式多模型算法，有效地降低了人为因素对机动目标跟踪精度的影响．通过对一个机动目标的跟踪对比，说明了该算法比传统的交互式多模型算法具有更小的跟踪误差和良好的模型跟踪概率．     

基于粒子滤波的灰度目标跟踪算法

粒子滤波主要利用粒子集来表示概率,可以用在任何形式的状态空间模型上.提出了一种基于粒子滤波的灰度图像目标跟踪方法,粒子滤波适合各种形式状态空间模型.算法目标特征采用了灰度直方图、灰度梯度直方图对灰度图像序列进行跟踪.粒子滤波跟踪算法有状态转移和状态观测两大重要模型.利用高权值的粒子替代低权值粒子这样的粒子重采样来保证粒子集的健壮性,得到目标最终位置.利用Matlab进行仿真证明了本文算法的有效性和稳健性.     

基于自适应交互式多模型粒子滤波的分布式说话人跟踪算法

针对分布式麦克风网络中的说话人跟踪问题,提出一种自适应交互式多模型粒子滤波算法,以实现复杂环境下对说话人的分布式跟踪.首先,对分布式麦克风网络中的说话人跟踪问题建立状态空间模型,并利用贝叶斯滤波理论求解该问题.然后,将交互式多模型与粒子滤波相结合,提出一种双粒子滤波方法对运动模型的转换概率进行自适应估计,以更好地对多种...     

基于似然函数的自适应Singer模型滤波算法

Singer模型滤波算法可以对机动目标进行有效跟踪,但其模型参数的确定依赖于先验知识,且一旦确定,将在滤波过程中不再变化.因此,当事先确定的参数与目标机动不匹配时,跟踪精度会变得比较差.针对模型参数失配时,传统Singer模型不能有效跟踪机动目标的问题,提出一种自适应Singer模型滤波算法.在滤波过程中,构造多模型的模型似然函数,并随着滤波过程实时计算模型似然函数,根据似然函数的变化,自适应调整Singer模型加速度参数.仿真表明,该算法能够有效跟踪目标不同的机动情况,滤波效果较固定参数的Singer模型算法和离散自适应Singer模型算法更优.     

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。     

基于实时手势识别与跟踪的人机交互实现

为了实现对手势目标的自动识别和连续跟踪,提出了一种手势识别与跟踪算法。首先,通过离线训练手势目标检测器来实现手势目标的自动识别。接着,通过改进的Shi-Tomisi算法,在目标区域提取可靠稳定的特征点。然后,通过KLT跟踪器对特征点进行跟踪。当特征点跟踪成功时,通过求解仿射变换矩阵确定手势目标的新位置;当目标出现遮挡和大尺度旋转时,特征点丢失,此时在KLT跟踪器中加入卡尔曼滤波器来预测手势目标的位置,实现对手势目标的连续跟踪。同时对手势目标可能存在的区域进行估计,缩小检测器的检测范围,提高检测速度。最后,将算法应用于人机交互系统中,实现了机器人的远程控制。实验结果显示,算法在简单背景下的跟踪正确率为99.54%,复杂背景下的跟踪正确率为98.24%。实验结果表明,算法能够快速准确地对手势目标进行检测和跟踪,满足了实时性、连续性以及抗干扰能力强等要求,对于旋转及遮挡均具有较强的鲁棒性,为实现基于手势控制的人机交互提供了一种有效方法。     

基于改进YOLOV7与StrongSORT算法的列车司机手比行为检测

列车司机驾驶行为的规范性直接影响到列车行车安全与状态，但当前对列车司机手比行为的检测仍存在不足。为了对列车司机手比行为进行有效检测，本文利用动车组模拟驾驶系统所采集的司机乘务作业影像，结合采用融合注意力机制的You Only Look Once Version 7 (YOLOV7)神经网络模型与Strong Simple Online and Realtime Tracking (StrongSORT)算法，对动车组司机驾驶过程中的5种手比行为进行检测。实验结果表明：本文算法可以有效提升对列车司机乘务作业时不同类型手比行为的检测效果，其中检测精确率平均提升1.2%，检测召回率平均提升1.9%。本文提出的算法将有助于改进铁路院校、机务部门对列车司机日常训练、工作考评的效果，提高列车行车过程中的安全性。     

基于改进Jerk模型的高超声速滑翔目标跟踪

临近空间高超声速滑翔目标具有高速、高机动的运动特性,为了提高其跟踪精度,对现有的Jerk跟踪模型提出改进。首先将一阶AR模型的思想运用到模型参数的实时估计中,在目标状态方程和量测方程中引入了相关参数,然后构建了基于改进Jerk模型的参数自适应Kalman滤波算法,在目标状态估计的同时能够对模型参数进行自适应调整。最后基于HGT仿真轨迹对所提模型与传统的Jerk模型进行比较,仿真结果证明了改进Jerk模型对HGT跟踪的有效和优势。     

基于穿戴视觉的人手跟踪与手势识别方法

为了解决人与穿戴计算机的自然交互问题,提出了一种基于穿戴视觉的人手跟踪与手势识别方法.该方法以Icondensation算法为基础,综合利用穿戴视觉系统输出的深度和灰度信息进行人手跟踪,并引入了手势变换模型.该模型可以在几种预先定义的手势之间进行动态变换.实验结果表明,该方法可以有效地实现动态和复杂背景下的人手跟踪与手势识别,为穿戴计算机系统提供自然友好的手势交互途径.     

基于空域和时域信息的交互多模优化跟踪算法

机动目标跟踪所遇到的基本问题是所建目标模型的动力学方程与目标的实际运动模型存在着不匹配.为了解决这一问题,提出了基于辐射源信号的方位角及时间差信息的交互多模IMM滤波算法.这种算法是一种最佳的合成滤波器,它的主要特点是具有用几个模型估计系统状态的能力,而这些模型可以相互转换,这种方法能更好地解决对机动辐射源的无源定位跟...     

融合运动状态信息的高速相关滤波跟踪算法

为解决相关滤波(Discriminative Correlation Filter,DCF)算法在快速运动、遮挡、尺度变化等复杂情景下的跟踪失败问题,提出一种融合运动状态信息的高速相关滤波目标跟踪算法.在传统DCF算法基础上做出以下改进:(1)在跟踪框架中融入卡尔曼(Kalman)滤波器,利用目标运动状态信息对预测运动轨迹进行修正,以解决目标复杂运动时易跟丢问题,提高跟踪精度;(2)训练一个独立的尺度相关滤波器进行目标尺度预测,并利用主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)进行特征降维处理,提高跟踪速度;(3)提出一种高置信度更新策略判断是否对位置滤波器进行模板更新,以及是否采用Kalman滤波器预测位置作为目标位置.最后在OTB-100数据集上进行算法测试,提出算法平均精度与成功率分别达到74.8%与69.8%,平均帧率为84.37帧/s.相较其他几种主流算法,本文算法有效提高跟踪性能,并保证了跟踪速度,满足实时性要求,在遮挡、背景模糊、运动模糊等复杂情况下能够保持良好的跟踪效果.     

一种新的多视角人脸跟踪算法

为了对复杂场景中的多视角旋转人脸进行精确跟踪,提出了一种基于子空间特征模型的多视角人脸跟踪算法.该算法根据不同的人脸姿态建立多个离线人脸模型并自动进行在线学习,同时,针对人脸跟踪提出了新的自适应粒子滤波框架,确定人脸状态.实验结果表明,该算法能够准确跟踪多视角变尺度人脸,并实时分辨人脸姿态,对人脸的旋转、尺度变化以及环境影响不敏感,具有很强的鲁棒性和精确性.