基于改进的均值漂移算法的目标跟踪

提出了一种基于目标颜色特征的改进的均值漂移算法，对符合颜色模板的目标点不论其在直方图中的概率大小，都赋予相同的最大权值，使目标最大限度地成为密度极值区，以克服干扰影响，并提出了一种分块检测遮挡算法，遮挡期间不更新颜色模板，以保证遮挡后恢复准确的跟踪。实验结果表明该算法具有较强的鲁棒性，能有效实现复杂场景下的目标跟踪。     

基于卡尔曼滤波的移动机器人运动目标跟踪

提出了一种基于卡尔曼滤波的运动目标快速跟踪算法。针对复杂背景下彩色运动目标跟踪问题,采用基于颜色特征和形状特征相结合的方法进行目标识别。利用卡尔曼滤波器的预测功能,预测运动目标在下一帧中的位置,将图像全局搜索问题转换为局部搜索,提高了系统的实时性。实验结果表明:该算法满足移动机器人运动控制的实时性要求,实现了对运动目标的快速跟踪。     

基于均值漂移与卡尔曼滤波的目标跟踪算法

均值漂移算法在目标跟踪过程中没有利用目标的运动方向和速度信息,在目标受到干扰时容易跟踪失败,而Kalman滤波能够较为准确地预测目标的速度和位置。因此,提出了一种结合均值漂移与Kalman滤波的跟踪算法,使用Kalman滤波对目标运动速度和空间位置进行预测。根据干扰的不同情况,使用不同的比例因子将两算法的跟踪结果线性加权得到目标的最终位置。实验结果表明该算法是可行有效的。     

基于均值漂移算法和粒子滤波算法的目标跟踪

将均值漂移算法和粒子滤波算法分别做出改进后进行有效结合.在非遮挡和不严重遮挡情况下,采用改进的均值漂移算法,在严重遮挡情况下,采用改进的粒子滤波算法,并在遮挡结束后验证正确的跟踪是否得到恢复.提出有效的分块检测遮挡算法,遮挡期间颜色模板不更新.实验结果表明该算法具有较好的实时性和鲁棒性,能有效实现复杂场景下的目标跟踪.     

基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪

在严重遮挡时,时空上下文STC(Spatio-Temporal Context)算法对目标位置的判断是正确的,而均值漂移MS(Mean Shift)算法对目标位置的判断会发生很大幅度的抖动,甚至跟踪错误目标。在遮挡结束后,时空上下文算法很难重新跟踪到正确目标,而均值漂移算法可以重新检测到跟踪目标。结合二者的优缺点,提出基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪算法MSandSTC。该算法主要解决目标被严重遮挡的问题。在许多具有挑战性的数据集上的实验表明所提算法具有较好的实时性和鲁棒性。     

基于Mean Shift算法和NMI特征的目标跟踪算法研究

针对传统Mean shift跟踪算法对空中运动目标跟踪效果不理想的问题, 提出了基于Mean shift算法和归一化转动惯量(Normalized moment of inertia, NMI)特征的目标跟踪算法. 算法中引入了目标NMI特征, 建立了基于虚警概率最小原则和相似度二级判决门限的跟踪策略, 对目标模型进行更新. 同时利用卡尔曼滤波, 在目标被遮挡后进行估计预测. 实验表明该算法在空中运动目标存在较大形变、被遮挡等情况下, 能够进行实时、稳定跟踪.     

一种改进的粒子滤波目标跟踪算法*

传统的Condensation跟踪算法使用状态转移分布作为采样粒子的建议分布函数,没有考虑当前的观测值,大量的粒子运算浪费在了那些具有小似然性的区域。针对该问题,提出一种基于Mean Shift以改进建议分布函数的粒子滤波跟踪方法。实验表明,由于有效地利用了当前观测值,改进的算法具有较强的鲁棒性和实时性。     

基于改进的均值漂移和卡尔曼滤波的目标跟踪算法

针对固定搜索窗口均值漂移算法在目标运动速度过快或目标尺度发生变化而导致跟踪失败的问题,提出一种与卡尔曼滤波相结合的自适应窗口跟踪算法。首先用卡尔曼滤波算法对运动目标进行预测及更正,设定感兴趣区域,并利用均值漂移算法确定搜索窗口大小和位置,同时结合Bhattacharyya系数进行目标定位,实现视频中目标跟踪。通过对比分析和实验结果,改进算法对目标尺度发生变形时具有较好的鲁棒性和准确性。     

融合两类跟踪框架优点的红外目标跟踪算法

基于粒子滤波的算法模型框架,针对红外的目标成像与背景对比度低、背景复杂等问题,进行提取目标灰度特征,通过对系统概率的密度函数的采样集进行了预测和更新,来逼近系统的后验密度概率,初步确定目标位置,再融合均值漂移算法进行小区域精确搜索,确定目标位置;同时,通过调整均值漂移的算法和函数的带宽,对于红外目标有阻挡情况下的识别能够得到有效处理;通过仿真得到该模型具有算法高效、去除粒子的退化,并且对于有遮挡的红外目标能够进行实时稳定地跟踪。     

改进的抗遮挡MeanShift目标跟踪算法

传统MeanShift目标跟踪算法通过bin-bin颜色直方图表示目标特征,直方图中往往会混入背景颜色信息,造成跟踪不准确;同时由于MeanShift算法具有局部最优性,当目标受到严重遮挡丢失后,不能对目标重新定位跟踪。为了解决上述问题,在颜色直方图和抗遮挡能力方面进行了改进。利用交叉bin颜色直方图代替传统的bin-bin颜色直方图表示目标特征,减少背景颜色的干扰,提高MeanShift算法跟踪精度;当目标受到严重遮挡丢失后,通过一种尺度变化调整机制,在全局范围内搜索目标位置,提高MeanShift算法抗遮挡能力。实验显示,改进后的算法不仅在背景干扰大时对目标的跟踪精度更高,而且当目标受到严重遮挡丢失后,也能够对目标重新定位跟踪。     

基于VGG网络的鲁棒目标跟踪算法

针对传统目标跟踪算法中当目标被遮挡和受光照强度变化等多种因素干扰时,相关滤波器模板更新不准确,误差逐帧累积最终导致目标跟踪失败,提出了一种基于VGG网络的鲁棒目标跟踪算法。首先通过VGG网络对第1帧输入图像中的局部上下文区域提取平均特征图来建立相关滤波器模板;然后通过VGG网络对后续帧输入图像中的局部上下文区域提取平均特征图和仿射变换平均特征图;其次与核相关滤波跟踪算法相结合,自适应确定目标位置和最终目标位置;最后自适应更新最终平均特征图和最终相关滤波器模板。实验结果表明,本文算法在目标被遮挡和受光照强度变化等多种因素干扰时,仍具有较高的目标跟踪精度和较强的鲁棒性。     

Omnidirectional mobile robot robust tracking: Sliding-mode output-based control approaches

This work deals with the robust position tracking control problem for an omnidirectional mobile robot. To this aim, four continuous Sliding-Mode Control strategies are presented. The position and orientation of the platform are assumed to be the only available information about the system. To implement the controllers as output-feedback controllers, a High-Order Sliding-Mode Observer is implemented for each output signal. The proposed robust control strategies are able to deal with some classes of external disturbances. The closed-loop stability of each controller is proved by means of Lyapunov functions and homogeneity concepts. Simulations and experiments validate the applicability of the proposed controllers.     

机器人鲁棒轨迹跟踪控制系统

根据鲁棒控制理论和机器人的动态特性,针对机器人系统中存在的不确定性因素,利用不确定性的上界设计了一种鲁棒控制器,并将之用于机器人的跟踪轨迹控制,给出了仿真实验结果并与PID控制的结果进行了比较,仿真实验结果表明所设计的鲁棒控制器与PID控制器相比,具有很好的动态特性和很强的鲁棒性。     

Adaptive robust fuzzy control for path tracking of a wheeled mobile robot

This paper proposes an adaptive robust fuzzy control scheme for path tracking of a wheeled mobile robot with uncertainties. The robot dynamics including the actuator dynamics is considered in this work. The presented controller is composed of a fuzzy basis function network (FBFN) to approximate an unknown nonlinear function of the robot complete dynamics, an adaptive robust input to overcome the uncertainties, and a stabilizing control input. The stability and the convergence of the tracking errors are guaranteed using the Lyapunov stability theory. When the controller is designed, the different parameters for two actuator models in the dynamic equation are taken into account. The proposed control scheme does not require the accurate parameter values for the actuator parameters as well as the robot parameters. The validity and robustness of the proposed control scheme are demonstrated through computer simulations. This work was presented in part at the 13th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 31–February 2, 2008     

交互式多模型算法在机器人目标跟踪中的应用

将交互式多模型(IMM)算法应用于视觉伺服机器人对机动目标的跟踪。使用匀速运动(CV)和匀加速运动(CA)模型表示目标的两种运动状态,利用马尔可夫链进行模型切换,根据目标前一时刻的状态和当前的观测值,预测目标当前的状态。在Matlab上对IMM滤波算法和Kalman滤波算法进行了仿真实验研究,结果表明,不管目标处于何种运动状态,IMM算法估计量的误差均值都比Kalman滤波算法的误差均值小,尤以目标作机动运动时更为突出,证明了应用IMM算法可以提高跟踪机动目标的精度。     

纯方位角目标跟踪及移动平台可观性控制方法

为了解决未知环境下的单目视觉移动机器人目标跟踪问题,提出了一种将目标状态估计与机器人可观性控制相结合的机器人同时定位、地图构建与目标跟踪方法。在状态估计方面,以机器人单目视觉同时定位与地图构建为基础,设计了扩展式卡尔曼滤波框架下的目标跟踪算法;在机器人可观性控制方面,设计了基于目标协方差阵更新最大化的优化控制方法。该方法能够实现机器人在单目视觉条件下对自身状态、环境状态、目标状态的同步估计以及目标跟随。仿真和原型样机实验验证了目标状态估计和机器人控制之间的耦合关系,证明了方法的准确性和有效性,结果表明:机器人将产生螺旋状机动运动轨迹,同时,目标跟踪和机器人定位精度与机器人机动能力成正比例关系。     

Virtual target tracking of mobile robot and its application to formation control

A virtual target tracking approach is proposed for kinematic control of mobile robot. In the controller, linear and angular velocity inputs are generated by using the local data of robot position and orientation along with the estimated velocity of target object. Applying the proposed approach to a cooperative robot group with arbitrary number of multiple mobile robots, it is possible to create various robot formations for cooperative navigation and tracking of moving object. The developed controller is shown to be stable and convergent through theoretical proof and a series of experiments.     

基于鲁棒容积卡尔曼滤波的自适应目标跟踪算法

目标跟踪系统的观测野值将大大降低滤波算法对目标状态的估计精度.为了解决这个问题,提出了一种基于鲁棒容积卡尔曼滤波的自适应目标跟踪算法.借鉴Huber等价权函数的思想,构造了基于平方根平滑逼近函数的修正因子以抑制观测野值的影响,并结合容积卡尔曼滤波器求解框架推导出该算法.区别于Huber方法对观测残差的每个维度分别进行处理,提出的算法能够对观测残差进行综合评判.理论分析证明所提算法具有更好的数值稳定性.仿真实验表明,所提算法能够自适应地减少异常值的不利影响,与现有算法相比具有更优的滤波性能.在仿真实验中还对几种滤波算法的计算花费进行了比较,发现所提算法未大幅增加计算成本.     

WSNs的改进PF算法对移动机器人的定位跟踪

针对粒子滤波(PF)算法由于粒子的数量和质量的影响、重要性密度函数不能直接求得、重采样过程中噪声无法优化而使粒子退化严重以致跟踪精度不高的问题,提出了遗传方差自适应(GVA)PF(GVAPF)算法。首先利用遗传算法从大量粒子中挑选初始粒子,改善初始粒子的质量。然后对重采样过程的噪声采用方差自适应进行实时修改,使得重要性密度函数更加逼近状态的真实分布。仿真结果表明:改进的算法明显优于标准PF算法。