采用粒子滤波的先跟踪后检测算法

先跟踪后检测(TBD)算法能够有效解决低信噪比条件下弱小目标的检测与跟踪问题.与传统的先检测后跟踪方法相比,它的优点在于可完整传感器数据,随时间累积起来能获得更好的检测与跟踪性能,特别是检测与跟踪弱小目标.同时与传统的跟踪算法相比,先跟踪后检测算法提供给跟踪器的信息更多,适合于跟踪低信噪比的弱小目标.探讨了先跟踪后检测问题的两个方面:滤波和检测.为了检测目标的出现与消失,在状态向量中增加一个二元变量对应目标存在.对于非线性、非高斯的跟踪问题,使用粒子滤波器跟踪弱小目标,基于粒子滤波器的权值实现最优检测器.给出粒子滤波器的TBD算法的理论推导以及数值计算过程.仿真实验表明:基于粒子滤波器的TBD算法能够检测与跟踪低信噪比的目标.     

基于多模粒子滤波的机动弱目标检测前跟踪

检测前跟踪技术是低信噪比环境下目标检测与跟踪的有效方法。该文针对目标作复杂运动的情况,提出了机动弱目标检测前跟踪的多模粒子滤波算法。该算法在目标状态矢量中增加了表示目标存在与否以及目标运动模型的变量,采用粒子滤波实现了包含两个离散变量的混合滤波过程。仿真试验表明,该算法在经典跟踪方法难以发挥作用的低信噪比条件下,能够有效实现机动目标的检测与跟踪。     

雷达微弱目标检测前跟踪技术研究综述

战场环境的改变、武器系统的发展和隐身技术的应用,使得现代雷达系统对目标的检测和跟踪面临很大挑战,检测前跟踪技术是解决微弱目标检测和跟踪问题的一种有效方法。首先介绍了检测前跟踪技术的基本原理,然后重点综述了雷达微弱目标检测前跟踪算法的发展历程和研究现状,包括三维匹配滤波、动态规划、Hough变换、粒子滤波等检测前跟踪算法,并对常用的几种算法进行了对比分析,最后结合目前研究动态提出了雷达微弱目标检测前跟踪技术需要重点关注的问题和未来发展趋势。     

基于候选区域检测的核相关目标跟踪算法

近年来,核相关滤波算法在目标跟踪领域应用广泛,表现出了非常优异的性能,但是核相关滤波类算法本质上属于模板匹配算法,并且缺乏跟踪失败恢复机制,在快速运动和快速形变情况下跟踪效果较差.针对以上问题,本文提出一种结合了核相关滤波跟踪算法和目标候选区域检测的跟踪算法,来改善核相关滤波跟踪算法的性能.算法主要设计了一种跟踪失败恢复机制,通过比较目标响应强度与经验阈值的大小,判断跟踪目标是否跟丢,当目标跟踪失败时,采用候选区域检测算法,在目标周围区域提取不同的检测图像块,确定目标在当前帧的最佳位置;然后,使用核相关滤波算法得到目标的精确位置,继续跟踪.此外,算法在跟踪模块中加入了颜色特征与梯度特征的自适应融合,进一步增强了算法的整体跟踪性能.实验结果证明,所提出算法在精确度和成功率上都表现出高效的性能,并且在快速运动和快速形变情况下跟踪性能要优于其余算法.     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标 TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波（ MMPF）相结合的检测前跟踪（ APF-MMPF）算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

基于辅助粒子滤波的机动弱目标TBD算法

为了解决低信噪比条件下的机动目标检测跟踪问题,研究了辅助粒子滤波与多模粒子滤波(MMPF)相结合的检测前跟踪(APF-MMPF)算法。将多模粒子滤波过程中包含目标存在变量及运动模式变量的预测粒子直接用于产生辅助变量,进行辅助粒子滤波过程实现对机动目标的检测跟踪。通过APF-MMPF算法与单纯MMPF算法的仿真结果对比可见,APF-MMPF算法的检测概率高、跟踪误差小,检测跟踪性能优于MMPF算法。由算法机理和仿真结果可见,由于APF-MMPF算法中粒子采样利用了当前量测信息,可有效提高对机动目标的检测跟踪性能。     

一种雷达信号处理的检测算法

由于在雷达弱小目标的检测和跟踪过程中,目标是典型的弱小目标且回波较弱,常规的检测算法难以奏效。针对此特点提出采用雷达弱小目标先跟踪后检测的方案,通过对雷达弱小目标长时间积累检测问题进行界定,并根据信号的特殊性对雷达弱小目标进行检测。首先通过进行目标预测,并在此基础上对检测出的目标进行目标跟踪。利用目标的运动沿各种可能轨迹积累能量的特征,对各个能量积累值进行检测判断,从而检测出真实目标并提取出目标的运动轨迹。文中首先对动态规划应用于弱小目标检测的算法进行了详细的描述,同时,对动态规划应用于弱小目标方法的性能也做了进一步分析,并对检测概率和虚警概率关系进行了较详细的推导。最后,通过仿真实验和性能分析得出了门限与虚警概率的关系。     

基于激光雷达的移动机器人运动目标检测与跟踪

运动目标的检测与跟踪是移动机器人研究的难点问题之一.基于2维激光雷达的性能分析与滤波设计的基础上,提出一种自主运动目标检测与跟踪的方法.通过k-近邻对激光雷达扫描的障碍进行聚类分析;基于栅格地图匹配的方法评估障碍的运动参数;检测出运动目标后,通过对机器人进行运动补偿,提出一种改进的粒子滤波算法对目标的运动状态进行评估.最后,利用自行研制的移动机器人进行算法评估,实验结果验证了所提方法的有效性.     

机场场监雷达数据处理技术研究

针对场面监视雷达的应用需求,首先对地面民航机的运动场景和状态进行分析与仿真,对于机场目标运动模型多样、受环境影响大的情况,研究基于检测前跟踪算法的场监雷达数据处理算法;并将机场数字地图信息和目标数据库融入场内目标的跟踪过程,以提高雷达对不同运动状态目标的跟踪性能;同时,对异常情况及时告警,确保机场飞行安全;最后给出了仿真数据及某机场实测数据的处理结果,验证算法有效性。     

组网雷达多帧检测前跟踪算法研究

组网雷达系统(NRS)由于其稳健的性能优势,在近年来受到了广泛关注。目前,组网雷达系统在进行目标探测时常采用先检测后跟踪(DBT)算法,即在每个时刻先对接收到的回波数据进行单帧门限检测,得到疑似目标的点迹集合,然后上传这些点迹或由这些点迹跟踪得到的航迹估计到融合中心做进一步处理,最终得到全局估计结果。然而,当信噪比(SNR)比较低时,目标往往很难通过单帧门限检测,最终导致目标漏检、航迹起批难,无法有效发挥组网雷达系统优势。针对这一问题,该文提出了一种组网雷达多帧检测前跟踪(MF-TBD)算法。该方法首先在本地节点进行多帧检测前跟踪,然后传递检测得到的点迹序列到融合中心进行融合。该方法一方面利用了组网雷达系统平台优势;另一方面不同于常规先检测后跟踪技术,多帧检测前跟踪能够利用目标空时相关性积累目标能量,改善弱小目标检测性能;因此其可以有效提高系统对目标的检测性能。但是,多帧检测前跟踪输出结果和先检测后跟踪算法不同,导致现有融合方法不适用。针对这一问题,该文首先理论推导了点迹序列的融合方法,然后结合实际雷达模型给出了算法实现流程,最后提出了算法的粒子滤波实现方式并通过仿真实验验证了算法的性能。仿真结果证明该文提出的方法相比于先检测后跟踪算法,有4～6 dB的检测性能增益;相比于常规单传感器多帧检测前跟踪算法,航迹跟踪精度有50%左右的提升。      

一种基于红外图像的小目标跟踪置前检测算法

为在低信噪比、强杂波的环境下提取目标，人们提出了跟踪置前检测(TbD)的小目标检测方法。讨论了红外图像杂波剔除和用最优非线性滤波器跟踪置前检测的算法，给出了算法模型和基本步骤，利用这种算法可有效地进行杂波抑制和对小目标跟踪置前检测。     

反舰导弹红外成像导引头跟踪器预处理算法研究

红外自动目标识别是当前智能化图像处理及应用开发的前沿关键技术，低信噪比条件下对运动目标的检测性能在很大程度上依赖于红外图像预处理。本文根据反舰导弹红外成像导引头总体技术指标要求，结合现代红外图像处理技术的发展水平，提出适合对海面运动的中小型舰船目标边检测边跟踪（TBD）红外图像预处理算法，外场跟踪试验结果表明：对于处理信噪比较低的运动舰船目标，该算法简单有效，但工程上如何自动捕获并且稳定跟踪舰船目标，还有待于作进一步的研究。     

一种有效的用于雷达弱目标检测的算法

低信噪比的环境中对弱小目标的检测和跟踪已经在雷达信号处理领域中引起人们的广泛关注.检测前跟踪(TBD)方法对弱小目标的检测非常有效,其基本思想是为避免恒虚警率(CFAR)处理带来的信噪比损失,而直接对原始数据进行处理.但这样做运算量是很大的,多数场合难以接受.本文提出了CFAR和TBD联合检测的思想,即加入低门限CFAR检测和求秩过程对数据进行预处理,引进平滑度的概念以消除一些为伪航迹.仿真结果表明此算法的运算量较小而比一般的检测方法SNR性能上约提高2~3dB.     

弱目标检测前跟踪技术研究综述

该文阐述了弱目标检测前跟踪的基本原理,重点综述了近年来检测前跟踪技术的研究现状,包括动态规划、递归贝叶斯滤波、有限集统计学及直方图概率多假设跟踪等方法,对检测前跟踪技术的应用亦有相关介绍.最后在现有研究发展的基础上,着眼于提高针对弱目标的检测和跟踪性能及检测前跟踪算法鲁棒性的迫切需求,提出了检测前跟踪技术需重点关注和解决的若干问题,包括检测前跟踪算法的性能分析与评估、邻近弱目标检测前跟踪、机动弱目标的检测前跟踪、弱目标的多传感器融合检测和跟踪及弱目标的联合检测、跟踪与分类等方面.     

Track Initiation for Dim Small Moving Infrared Target Based on Spatial-Temporal Hypothesis Testing

Track initiation for dim small moving target particularly in a heavy clutter environment is a theoretical and technological challenge for diverse tracking systems. The different spatial-temporal characteristics presenting in sequence scans are utilized to recognize target and initialize track in this paper. In spatial domain, the small target mapped in the image is a uniform gray spot other than pixel-sized object with high congregated degree, whereas, the false alarm is independent, irrelative and lower congregated degree. In temporal domain, the target’s trajectory projected on image sequence is continuous for the continuity of target motion and will appear in the neighborhood at consecutive instants with the maximum probability, on the contrary, the false alarm is disorderly, and occurs in the neighborhood at consecutive instants is impossible. Based on the spatial-temporal characteristics mentioned above, a track initiation algorithm for dim small moving target based on spatial-temporal hypothesis testing, which consists of neighborhood clustering and trajectory continuity, is derived and analyzed in detail. The theory analysis and experimental results show that this method could effectively initialize the track for dim small moving target in heavy clutter environment.     

缓动弱小目标分层多阶假设检验

针对低信噪比红外图像序列中的缓动弱小目标检测,本文提出了一种改进的分层多阶假设检验方法。根据最小累积帧数划分目标的运动参数空间,利用多阶假设检验方法实现对目标轨迹的初检测;基于初检测的结果,通过迭代寻优实现对目标轨迹运动参数的精确估计。通过对平稳高斯噪声及杂波干扰场景进行的仿真实验分析表明,改进的分层多阶假设检验算法有效的实现了缓动弱小目标的检测,提高了轨迹参数的估计精度,极大地减少了计算量和存储量。      

基于动态规划方法的检测前跟踪

讨论了基于动态规划的检测前跟踪（TBD）算法,介绍了检测前跟踪算法的实现,并通过仿真来说明该算法的性能及可处理的信噪比底线,同时给出了该算法的优缺点。     

基于分区动态规划和航迹关联的弱小目标检测

序列图像中低信噪比运动弱小目标的实时检测算法，是精确制导系统中的关键算法之一。提出一种图像序列弱小目标实时检测新算法，采用分方向区间的动态规划算法和二值图像航迹关联检测。通过在动态规划能量累加过程中引入方向限制，减小了噪声轨迹能量积累和目标轨迹能量扩散，提高了算法的目标检测能力。对算法的检测性能进行了仿真实验，结果表明该算法能有效检测深空背景下信噪比大于1.8、运动方向任意、速度不大于1像素/帧的多个运动弱小目标。     

基于一种新的惩罚函数的动态规划算法的检测前跟踪

对基于动态规划算法（DPA）的检测前跟踪（TBD）的低信噪比小目标检测的原理进行了分析,同时通过仿真比较了各参数对算法性能的影响,并针对状态转移数对检测性能的影响,提出了一种基于新的惩罚函数的算法,改善了性能。