融合角点特征与颜色特征的Mean-Shift目标跟踪算法

针对Mean-Shift算法稳定性差、无法适应目标遮挡的特点,提出了一种融合角点特征与颜色特征的目标跟踪算法。该算法利用Harris角点的特征不变性克服了Mean-Shift算法鲁棒性差的缺点,同时利用Mean-Shift算法中核概率密度估计特性克服了目标与背景角点难以区分的缺点。通过视频序列对该算法的跟踪稳定性与抗遮挡性能进行测试,结果表明,新算法的跟踪稳定性与抗遮挡能力优于基于单一角点或颜色特征的Mean-Shift算法。     

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m-best数据关联和小轨迹关联多目标跟踪算法

视频多目标跟踪中目标较多时,联合概率数据关联算法计算量大,实时性差。由于遮挡等问题,联合概率数据关联算法得到的往往是目标的轨迹片段。针对上述问题,首先利用线性规划自适应迭代求解m个最优联合事件简化联合概率数据关联算法,然后提出基于Kalman滤波及外推法的双向运动预测计算轨迹间的距离矩阵,用近邻传播聚类对目标的轨迹片段进行关联。实验结果表明,本文提出的方法在目标多且容易发生遮挡的情况下仍能够实时有效的跟踪,提高了跟踪准确度,具有一定的抗干扰能力。     

基于矩阵S1/2范数的红外目标跟踪

目前使用的很多红外目标跟踪系统在目标背景复杂、目标形体较小、目标受到遮挡等情况下会发生目标丢失现象,针对这一问题,在粒子滤波框架下,提出了一种基于矩阵S_1/2范数的红外目标跟踪算法。首先,围绕上一帧被跟踪目标的状态对当前帧目标粒子进行采样;然后,将采样的目标粒子进行筛选,并将筛选后的粒子整体输入到基于矩阵S_1/2范数和l_1,1范数联合表示的最小化问题模型,并求解其最优解;最后,根据候选目标粒子在目标字典和背景字典表示下系数的差异确定最优目标粒子,即为当前帧跟踪结果。实验结果表明,相比经典的类似目标跟踪算法,该算法能够对复杂背景、目标形体弱小、目标受到遮挡等多种情况下的红外目标进行有效跟踪,并具有更强的鲁棒性和更好的时效性。     

基于Input Estimation的VSIMM机动目标跟踪

IMM算法的跟踪性能很大程度上取决于模型集的选择.提出了基于InputEstimation的自适应改变模型集的变结构多模型算法IE_VSIMM.对IMM算法输出的状态估计及其误差协方差进行准Kalman滤波,由Input Estimation算法得到的加速度增量估计,可检测目标机动和生成新的模型集.修正过程则由IMM算法在新模型集上对状态估计及其误差协方差进行更正.仿真结果表明IE_VSIMM算法的跟踪性能更好.     

一种新的机动目标跟踪算法

针对反舰导弹末端超音速、跃升俯冲的攻击模式,提出了一种基于描述导弹受力状态和运动参数之间关系的模型的机动目标跟踪新算法,可以通过在线辨识模型中的力学参数,自动适应导弹运动模态的变化,最后研究了新算法与基于CV、CA模型的目标跟踪算法的性能比较。仿真结果表明,在反舰导弹末端超音速、跃升俯冲攻击模式下,基于CV、CA模型的目标跟踪算法性能较差,而新算法可显著提高对高速强机动目标的跟踪性能。     

基于时频差的高阶强跟踪UKF算法

针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)在系统状态发生突变时估计精度下降的问题,将改进的强跟踪滤波算法与基于高斯概率密度高阶导的无迹卡尔曼滤波算法(high order probability density derivative, HUKF)相结合,提出了高阶强跟踪无迹卡尔曼滤波方法(high order strong tracking UKF, HSUKF)。该算法采用高斯概率密度函数高阶导数的极值作为Sigma样点进行无迹转换,通过样本点捕捉更高阶的中心矩来提高非线性变换近似精度。将改进的强跟踪滤波算法引入到HUKF中,通过渐消因子修正预测新息协方差和预测互协方差矩阵,强迫新息正交,在不增加计算复杂度的前提下提高了算法在状态发生突变时的适应能力。将本文算法应用于时差频差的无源跟踪中,通过对目标状态发生突变的跟踪问题进行数值仿真和实例论证表明HSUKF算法兼具了计算复杂度低和估计精度高的特性,且在系统状态发生突变的情况下表现出良好的滤波性能。     

一种简化的交互多模式算法

通过对交互多模式(IMM)算法在机动目标跟踪中的分析,发现该算法在实现过程中滤波模式的确定和模式间转移概率的确定,要求具有一定的经验知识,对不能获得准确先验知识的研究带来了一定的困难。针对这种情况,研究了一种简化的IMM算法跟踪模型,该模型通过检测目标是否发生机动,自适应调整Kalman滤波(KF)的部分参数,从而实现不受IMM算法中有限模式集合限制的机动目标跟踪。通过仿真实验,证明了该算法在机动目标跟踪性能方面与IMM算法具有相似的效果,而在计算复杂度和对先验知识的要求方面有所降低     

利用子区域特征进行自适应目标跟踪

提出了一种基于目标区域分割的自适应运动目标跟踪算法。该算法通过K-均值聚类,将目标分割为多个子区域,根据子区域颜色特征及其分布提出了一种新的目标模型,并给出模型相似性测度准则,从而将目标模型更新问题简化为区域特征的更新,提高了模型的稳定性。同时在跟踪过程中,利用相似性测度检测目标遮挡程度,根据遮挡程度自适应地调整卡尔曼滤波器的参数和模型更新过程,提高了在遮挡情况下算法的鲁棒性。分析和实验表明,新算法能够在真实场景中准确、实时地跟踪目标,是一种有效的视频目标跟踪算法。     

基于平方根UKF的多传感器融合再入段目标跟踪研究

为了提高再入段目标跟踪的精度,将平方根不敏卡尔曼滤波（unscented Kalman filter, UKF）算法与多传感器分布式融合算法相结合,提出了基于平方根UKF的多传感器融合跟踪算法。在各个独立的传感器中利用平方根UKF滤波器进行状态估计,然后通过分布式融合方法融合各传感器的状态估计值得到全局的状态估计值和误差协方差,将全局误差协方差进行加权对各传感器进行分配更新。通过仿真验证,基于平方根UKF的多传感器融合跟踪算法具有较高的跟踪性能,是一种有效的非线性融合跟踪算法。     

基于自适应滤波的高超声速滑翔目标三维跟踪算法

针对临近空间高超声速滑翔飞行器机动模式复杂,单一运动学模型难以完成三维跟踪的问题,提出一种三维跟踪方法.将飞行器机动弹道分为纵向和横向弹道,根据飞行器机动特性,在纵向上将加速度建模为零均值的二阶时间自相关随机过程,在横向上采用Singer模型和匀加速模型进行交互多模型(interactive multiple mode...     

改进的强跟踪平方根UKF在卫星导航中应用

针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF, STSRUKF)导航方法。该方法中利用星敏感器和光学导航相机设计出导航方案,并通过转换方程将间接量测量转换为观测量。针对平方根UKF（square-root UKF, SRUKF）在高阶系统中因为sigma点的零权值系数是负的或者数值计算误差太大时而可能造成滤波器发散问题,采用一种改良的平方根分解方法,改善了滤波器的稳定性。同时,基于强跟踪滤波器理论（strong tracking filters, STF）,引入多重自适应衰减因子调节协方差矩阵,使得滤波器具有强跟踪能力和克服系统模型不确定的鲁棒性,改善了滤波器的估计精度。将该方法应用于卫星自主导航系统中,实验仿真结果表明,相对于平方根UKF和STF,该方法不仅保证了系统的可靠性,还提高系统的导航精度和改善系统的鲁棒性及跟踪能力。     

一种基于变形模板的椭圆跟踪算法

给出一种新的基于活动轮廓与光流约束的椭圆跟踪算法。椭圆变形模板在引入对目标模型严格的全局约束的同时,降低了计算复杂度;基于模型的光流技术被用于提取目标的运动信息并引导轮廓的变形;借助扩展Kalman(EKF)滤波器有机组合目标的形状与运动信息;最后利用光流测量方程给出的误差测度及EKF给出的估计方差对虚假样本点作出判断与舍弃,从而保证对图像噪声、遮挡及伪边缘具有较强的克服能力。算法除可用于跟踪刚体运动之外,也可用于非刚体(例如人头)运动的跟踪。计算实例表明了算法的有效性。     

机动目标模型匹配卡尔曼滤波载波跟踪算法

针对传统卡尔曼滤波器用于高动态载波跟踪时性能不够理想的问题,提出一种基于机动目标模型匹配的卡尔曼滤波载波跟踪算法,能够在载波参数剧烈变化的条件下实现稳定的载波同步。所提算法较传统算法更加契合实际环境,具有实用价值高、应用范围广等优点。使用线性卡尔曼滤波器,无需矩阵求逆运算,计算复杂度低,便于工程实现。仿真结果表明,所提算法在跟踪具有剧烈动态特性的载体信号时能够显著提高跟踪精度,且跟踪门限信噪比能够降低约3 dB。     

基于改进粒子滤波的光电目标跟踪算法研究

在光电目标跟踪与定位中,结合扩展卡尔曼滤波和粒子滤波的优点和目标跟踪的非线性特征,提出了一种非线性系统的基于当前统计模型的自适应扩展卡尔曼粒子滤波算法,根据光电目标的测量信息修正加速度方差,消除随机误差和噪声的干扰,提高预测的精度。通过MonteCarlo对比仿真实验表明该算法正确有效,定位精度较高,滤波效果得到改善,同时增强了稳定性,优于一般的EKF、PF和EPF算法,为光电目标的精确跟踪与定位的实现提供一种新的方法。     

基于小波分析的雷达/红外模糊自适应融合算法

在多传感器融合算法的基础上,提出一种基于小波分析的雷达/红外模糊自适应融合算法。因为小波分析对测量数据具有多分辨率分析的去噪能力,将小波分析与模糊自适应卡尔曼滤波器相结合构成一个多分辨率跟踪滤波器,该算法可以对来自主动雷达和红外成像传感器的信息加以充分利用,选择适合的小波函数对测量数据进行过滤优化,把干扰负荷转移到小波分析上,在改善跟踪性能的同时又具有很强的处理非平稳信号的能力,而且又保证了该融合算法简单、实用的特点。仿真结果表明,提出的融合算法有很好的跟踪精度,通过对比表明该算法优于传统的多传感器融合算法。     

基于SCKF的光电跟瞄系统等效复合控制

由于高能激光武器独特的毁伤机理要求其光电跟踪瞄准系统的控制精度达到微弧度级,因此由跟踪目标加速度带来的跟踪误差已不可忽略。提出了一种速度与加速度前馈补偿以提高光电跟瞄系统跟踪精度的方法,推导了该系统加速度前馈补偿的误差系数。为获得高精度的目标运动要素,应用平方根容积卡尔曼滤波(square〖JP3〗 root cubature Kalman filter, SCKF)算法对目标进行滤波预测。在建立的等效复合控制系统中进行仿真实验,结果表明,基于SCKF前馈补偿方法相对于基于常用非线性卡尔曼滤波算法的前馈补偿方法,精度得到大幅提高。     

临近空间高超声速飞行器机动模型及弹道预测

讨论了临近空间轴对称高超声速机动飞行器的跟踪及弹道预测问题。通过引入3个与气动力参数相关的状态变量,建立起一种非线性机动模型,并证明了基于该模型的非线性跟踪系统的可观性。针对此非线性跟踪系统,设计了扩展卡尔曼滤波器以及状态预报器,实现弹道跟踪和预测。仿真结果表明,对于临近空间飞行器在巡航末段的运动状态,采用所提出的机动模型,可以取得优良的跟踪和预测效果。     

一种基于分片模板的自适应运动目标跟踪算法

分块跟踪算法是一种非常鲁棒的模板匹配算法,特别适合解决部分遮挡问题,但是该算法框架下的模板更新策略无法解决场景中的目标外观变化和遮挡问题,为此,提出一种分块跟踪框架下的带有遮挡检测的模板更新算法。算法将目标分为多个小片,根据各小片匹配的情况检测目标是否被部分遮挡。如果目标被遮挡,使用能精确反映目标信息的参考模板进行匹配;否则使用能反映目标变化的临时模板,并提出了相应的模板更新算法。大量的实验证明了本算法的有效性。     

基于平方根CKF的多传感器序贯式融合跟踪算法

为了提高非线性序贯式融合跟踪算法的精度,提出了基于平方根容积卡尔曼滤波器的多传感器序贯式融合跟踪算法。该算法使用三阶容积数值积分原则计算非线性过程的均值和方差,克服了扩展卡尔曼滤波器存在的滤波精度低及平方根无迹卡尔曼滤波器存在的参数复杂的缺点。同时,在滤波递归过程中以协方差平方根矩阵代替协方差矩阵,这样确保了滤波算法的数值稳定性,提高了跟踪的精度。最后用已知弹道系数的再入段弹道跟踪模型对所提算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明,所提算法具有很好的跟踪性能,是一种有效的非线性序贯式融合跟踪算法。