基于多模型和辅助粒子滤波的机动目标跟踪算法研究

机动目标跟踪的本质是随机动态混合系统中的状态估计问题,其难点在于每一时刻运动模式的高度不确定性.在实际问题中,系统状态往往还呈现非线性、非高斯、不完全观测的特点.文中将多模型理论和辅助粒子滤波算法相结合,提出了一种新的机动目标跟踪算法——MM APF.仿真结果表明,该算法与传统的交互多模型——扩展卡尔曼滤波算法、辅助粒子滤波算法相比,在计算量相当的情况下,具有更高的滤波精度和较好的稳定性.     

基于UKF滤波的水下目标被动跟踪研究

传统算法在解决目标被动跟踪时存在有偏、收敛速度慢或发散等不足,文中将无迹卡尔曼滤波(UKF)算法应用到目标的被动跟踪.该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法.根据UT变换的基本原理给出了滤波过程的具体计算步骤并进行了仿真计算.理论分析和仿真结果表明,UKF算法的性能相当于二阶高斯滤波器,UKF算法在目标被动跟踪中的滤波精度、稳定性和收敛时间都优于EKF算法.     

机动目标跟踪的一种新的方差自适应滤波算法

针对"当前"统计模型自适应滤波算法跟踪非机动或弱机动目标时存在跟踪精度不高以及受目标机动加速度极限值先验设置的制约等问题,提出了一种方差自适应滤波算法,该方法利用新息与加速度变化量之间的关系,实现了加速度方差的实时估计和自适应调整,能更好地适应目标非机动和强机动的各种情况,避免了"当前"统计模型在目标非机动或弱机动时加速度方差过大而带来的跟踪精度不高的问题;同时也避免了对目标加速度的极限值设定.理论分析和仿真结果表明,相对于"当前"统计模型,无论是跟踪常速运动目标还是跟踪强机动目标,本算法都具有较高的跟踪精度.仿真结果验证了算法的有效性.     

基于分块EnKF的非线性目标跟踪算法

针对滤波航迹的相关性以及初始状态的选择会对跟踪性能产生影响的问题,将集合卡尔曼滤波算法引入到非线性目标跟踪领域,验证了其可行性和有效性,提出了基于分块集合卡尔曼滤波的非线性目标跟踪算法.采用分块思想生成初始集合,使用协方差矩阵加权方法解决分块间的航迹相关问题.仿真结果表明基于分块集合卡尔曼滤波的目标跟踪算法计算复杂度和以往的集合卡尔曼滤波算法同阶的情况下可以提供更高的运动参数估计精度,解决了粒子滤波算法计算量大难以进行实时跟踪的问题.      

铁路轨道异物完整性检测与跟踪算法研究

针对野外复杂环境下轨道异物检测不完整问题,提出基于小波变换的像素过滤思想改进GMM,构建背景模型;为解决异物目标实施机动(转弯、加速或突然出现)时跟踪实时性差和准确率低的问题,分析Kalman滤波线性化误差,搭建BP神经网络修正 IMM的跟踪模型,实现轨道异物跟踪预测,并推导出非线性Kalman滤波关系.实验表明,改进GMM在正常天气下平均前景误检率降低了24.94个百分点,针对复杂恶劣天气平均前景误检率降低了33.76个百分点;建立BP神经网络-IMM-Kalman滤波模型不仅可以快速准确地对场景中的机动目标进行跟踪,而且比Kalman滤波和IMM更加平稳,误差更小.     

一种机动目标的自适应跟踪算法

通过分析"当前"统计模型采取固定机动加速度最大值在目标跟踪中的不足,引入模糊逻辑技术,提出了一种基于"当前"统计模型的自适应跟踪算法.该算法实现了目标机动加速度最大值随机动特性的自适应调整,从而实现了系统状态噪声方差的自适应调整,提高了系统的跟踪性能.对两种典型的目标机动形式进行了Monte Carlo仿真研究,结果表明了新算法对于解决机动目标跟踪问题的有效性.     

改进的无迹粒子滤波在组合导航中的应用研究

粒子滤波算法是一种适用于非线性非正态约束的统计滤波算法.针对粒子滤波存在退化现象,从围绕增加粒子的多样性和重要性分布函数的选择出发,提出了一种改进的无迹粒子滤波算法.该算法是利用无迹卡尔曼滤波产生的近似高斯分布作为重要性密度函数,在每次迭代中,结合马尔科夫链蒙特卡洛使粒子能够移动到不同地方,从而可以避免贫化现象.将这种算法应用到GPS/DR组合导航系统中,仿真结果证明了采用改进的无迹粒子滤波方法能达到很好的跟踪效果.     

一种基于粒子滤波的分布式跟踪算法

在多平台协同作战中,由于通信时间的延迟,常常出现各传感器量测不能按照正常时序发送到数据融合中心处理的情形.为解决协同作战系统无序量测的滤波问题,同时提高其目标跟踪的性能和降低系统的算法存储量,提出了一种Unscented粒子滤波算法.该算法估计精度高、计算量和存储量较小、输出无延迟.仿真结果表明,该算法同其他滤波算法相比,提高了跟踪精度,较好地解决了时间延迟的问题.     

基于SPN-PF模型的行人跟踪算法改进

结合粒子滤波和神经网络方法提出了一种新的自适应的行人跟踪改进算法.根据行人跟踪经常出现的遮挡,失跟,误跟等问题,提出了一个SPN-PF模型,通过Sigma-Pi网络将行人的多个特征联系在一起,经过学习和计算,进一步讲结果运用到粒子滤波方法中,从而达到可靠准确的跟踪行人目标的目的.实验结果表示该文提出的方法能够更准确的对行人进行跟踪.     

纯方位被动目标运动分析的衰减记忆卡尔曼滤波算法

针对纯方位被动目标跟踪中扩展卡尔曼滤波器容易发散，从而导致滤波精度差而且收敛速度慢的问题，文中将水下纯方位被动目标运动分析中的扩展卡尔曼滤波算法改进为衰减记忆卡尔曼滤波算法．通过对当前测量数据的利用，减小了历史数据对滤波的影响程度．对比仿真分析表明，滤波效果有所改善，提高了精度和收敛速度．     

Optimal Sensor Decision Based on Particle Filter

Introduction Multi-sensor tracking technique has receivedmuch attention in recent years. Many tracking sys-tems involve basically active (radar) and passive(infrared tracking) subsystems. The main disad-vantage of infrared search and tracking is the prob-lem of observability and filtering divergence. Actu-ally, quite a lot of research activities have beendone in this field and some researchers more thanonce simulated the feasibility of the approach[1,2].The main idea of the methods is as foll…     

基于双重采样粒子滤波的目标轨迹跟踪研究

为保证对目标轨迹跟踪的实时性,提高其精度,提出双重采样粒子滤波模型。首先,利用粒子聚合技术对状态空间的粒子权值进行加权平均处理,形成聚合粒子,使得粒子在状态空间内分布更为合理。然后,利用线性优化方法重新产生新的粒子,优化粒子在状态空间的分布特性,增加粒子的多样性,提高算法的精确性。经仿真验证,本文提出的算法较准确,鲁棒性也较高。     

基于均值平移和自适应预测的运动目标跟踪

针对运动目标跟踪算法不足之处,提出结合改进的均值平移与自适应预测的目标跟踪算法,基于Bhattacharyya系数值进行Kalman滤波器与粒子滤波器之间的切换.引入Kalman滤波器为Mean Shift算法估计初始点,在跟踪稳定的情况下进行模板更新,根据Kalman残差大小判定是否发生遮挡：部分遮挡情况下即结合Kalman滤波器实现对快速运动目标的实时跟踪;完全遮挡情况下结合均值平移和粒子滤波进行鲁棒跟踪.实验证明,改进的算法可以有效地提高跟踪算法的效率,并且能很好地解决遮挡问题.     

Viewpoint manipulation for interactive television by using human pose estimation

In current interactive television schemes, the viewpoints should be manipulated by the user. However, there is no efficient method, to assist a user in automatically identifying and tracking the optimum viewpoint when the user observes the object of interest because many objects, most often humans, move rapidly and frequently. This paper proposes a novel framework for determining and tracking the virtual camera to best capture the front of the person of interest (PoI). First, one PoI is interactively chosen in a segmented 3D scene reconstructed by space carving method. Second, key points of the human torso of the PoI are detected by using a model-based method and the human’s global motion including rotation and translation is estimated by using a close-formed method with 3 corresponding points. At the last step, the front direction of PoI is tracked temporally by using the unscented particle filter (UPF). Experimental results show that the method can properly compute the front direction of the PoI and robustly track the best viewpoints.