卡尔曼粒子滤波的视频车辆跟踪算法研究

近年来,视频车辆跟踪作为城市智能交通系统（ITS）的一个关键技术受到关注。本文针对传统粒子滤波的非线性、非高斯性可能导致跟踪过程的不稳健性,提出一种基于卡尔曼粒子滤波的视频车辆跟踪算法,该算法利用基于重要区域的目标颜色直方图统计模型对视频车辆目标进行建模,并将其应用于卡尔曼滤波更新中,通过采用Mean Shift算法将卡尔曼滤波器引用到粒子滤波器当中,对车辆的运行轨迹进行校正,实现了局部线性滤波,实现了在保持跟踪系统整体上的非线性、非高斯性的同时,兼顾其局部的线性高斯特性。实验结果表明,本文所提出的方法与传统粒子滤波方法相比,能够更准确地对车辆进行跟踪,同时保证了在复杂环境下性能的稳健性。     

粒子滤波的视频目标跟踪算法研究

目标跟踪是计算机视觉和图像处理的一个重点课题,在视频监控、机器人视觉导航以及智能交通控制中具有广泛的应用前景.通过粒子滤波技术,研究了如何整合颜色特征、前景信息和积分图运算等技术实现视频目标跟踪的粒子滤波算法.在对目标进行分割中采用了混合高斯背景建模方法;同时结合积分直方图的计算方法对颜色特征进行分段统计及相互遮挡的判断,实现基于粒子滤波的目标跟踪算法的优化,解决跟踪中诸如遮挡、光照变化、背景干扰、尺寸变化等难以解决的问题.实验结果表明提出的方法达到了预期目标.     

基于自适应粒子滤波的跳水运动视频跟踪算法

用传统粒子滤波算法对跳水运动视频跟踪存在两个突出问题:观测模型不能适应运动员身体的表观变化;运动模型不能准确预测运动员位置的快速改变。针对这两个问题,本文提出一种自适应粒子滤波算法。该算法在粒子滤波框架下引入一种自适应观测模型,并且根据跟踪误差与运动员动作改变幅度的大小,自适应选择噪声方差和粒子数量。实验结果表明,本文算法比传统粒子滤波算法具有更低的跟踪误差率,而且在运动员动作改变幅度变大时有更好的鲁棒性。     

基于自适应蝙蝠粒子滤波算法的WSN目标跟踪

为了解决粒子滤波(PF)的无线传感器目标跟踪中样本贫化导致的精度较低的问题,提出了自适应蝙蝠粒子滤波的WSN目标跟踪方法。通过自适应的蝙蝠算法的滤波算法优化粒子重采样过程,结合最新的观测值定义粒子的适应度函数,引导粒子整体上向较高的随机区域移动。同时利用动态自适应惯性权重探索新的粒子位置更新为设计机制,引入动态适应惯性权重值, 有效调整全局探索和局部探索适应能力、改善粒子贫化和局部极值问题,增加粒子群多样化从而提高跟踪性能。实验结果表明,自适应蝙蝠粒子滤波算法重采样方法可以防止粒子的退化,增加粒子的多样性,减少跟踪误差,可以减少算法的运行时间,实时追踪性能大幅提高。与BA-PF算法和PF算法相比较,IBAPF 算法的计算时间是最短的,IBA-PF算法的位置和速度的平均平方根误差最小(位置0.0311、0.0202、速度0.0262、0.0101),PF算法的跟踪精度是最低的,而IBA-PF跟踪精度较高,IBA-PF算法被证明具有良好的跟踪性能。     

基于多特征融合的粒子滤波视频跟踪算法

将颜色特征和边缘特征融合在粒子滤波跟踪框架中,并在原有跟踪算法的基础上提出改进算法,加入许多优化机制,包括利用HSV颜色模型对目标颜色特征进行核密度无参估计,使用更符合目标实际运动特性的动态模型以及利用均值偏移聚类粒子等。同时,在边缘特征匹配中引入均值偏移,通过加入边缘预处理过程,使各粒子权值的分布更加符合实际情况。实验结果表明,该算法具有较好的鲁棒性和实时性。     

一种基于多样性优化的视频目标跟踪方法

针对粒子滤波算法在视频目标跟踪过程中出现的粒子退化问题,提出一种新的基于多样性优化的粒子滤波跟踪算法。融入基于莱维飞行机制的布谷鸟搜索优化算法,扩大了搜索范围,充分保留了有效粒子的数量和粒子的多样性。在MATLAB 7.0运行环境下进行仿真实验,将该算法与原始粒子滤波算法及基于粒子群优化的粒子滤波改进算法进行状态估计实验对比以及运动目标跟踪实验对比。实验结果表明:该算法具有良好的运行效果,改善了粒子退化与匮乏现象,对视频运动目标可获得较理想的跟踪精度及良好实时性和鲁棒性。     

基于改进布谷鸟粒子滤波算法的WSN目标跟踪

为了解决粒子滤波(PF)的无线传感器目标跟踪中样本贫化导致的精度较低的问题,提出了改进布谷鸟粒子滤波的WSN目标跟踪方法。通过改进布谷鸟算法的滤波算法取代粒子滤波重采样过程,主要通过改进布谷鸟算法中的搜索步长值 和发现外来鸟卵的物种的概率 的自适应调节,同时在步长更新方程中实时引入函数值的变化趋势,引导粒子整体上向较高的随机区域移动, 有效调整全局探索和局部探索适应能力、改善粒子贫化和局部极值问题,增加粒子群多样化从而提高跟踪性能。实验结果表明,改进布谷鸟粒子滤波算法重采样方法可以防止粒子的退化,增加粒子的多样性,减少跟踪误差,可以减少算法的运行时间,实时追踪性能大幅提高。与CS-PF算法和PF算法相比较,ICS-PF 算法的计算时间是最短的,ICS-PF算法的位置和速度的平均平方根误差最小(位置0.0306、0.0213、速度0.0253、0.0102),PF算法的跟踪精度是最低的,而ICS-PF跟踪精度较高,ICS-PF算法被证明具有良好的跟踪性能。     

基于量子遗传粒子滤波的WSN目标跟踪算法

为了解决粒子滤波算法中存在的严重的退化现象,以及采用常规的重采样方法解决退化问题导致的粒子耗尽问题,研究了粒子滤波退化现象存在的原因和量子遗传算法具有的优点,将量子遗传算法引入粒子滤波,提出了基于量子遗传粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法.通过量子遗传算法的编码方式增加粒子集的多样性,从而缓解了粒子滤波的退化现象并解决了粒子耗尽问题,而量子的并行性也节省了计算时间,提高了跟踪的实时性.仿真结果表明了该算法是可行的.     

强跟踪粒子滤波算法及其在故障预报中的应用

粒子退化和对突变状态的跟踪能力差是粒子滤波在故障预报应用中存在的主要问题. 再采样粒子滤波虽可缓解粒子退化, 但易导致样本贫化; 扩展粒子滤波也可在一定程度上解决退化问题, 但难以跟踪突变状态. 本文提出了强跟踪粒子滤波算法, 将强跟踪滤波引入粒子滤波更新粒子, 产生重要性密度, 缓解粒子退化和样本贫化问题, 提高跟踪突变状态的能力. 仿真结果显示该算法可行并能及时准确地预报系统故障.     

改进粒子滤波算法及其应用仿真

针对目标跟踪中粒子滤波算法的估计精度不高、粒子退化问题,文中提出了一种GH．RPF算法．在粒子滤波的基础上,应用高斯．厄米特滤波来产生重要密度函数,同时对重采样采用正则变换以改善采样粒子的多样’生．将该算法应用于非线性、非高斯的目标跟踪中,仿真结果表明,与标准粒子滤波及EKPF相比,该算法的滤波精度更高,具有更高的跟踪性能．     

结合Mean-Shift和Particle Filter的鲁棒跟踪算法

Mean-Shift算法在图像跟踪领域得到广泛应用．但有遮挡情况发生时．算法容易陷入局部最大值．Particle Filter作为一种基于贝叶斯估计的算法．在处理非线性运动目标跟踪问题上具有特殊的优势,但该算法计算量大,实时处理能力差。鉴于此,将两种算法相结合,提出一种以重要性函数为切入点将Mean-Shift和Particle Filter相结合的跟踪算法．首先利用Mean-Shift算法跟踪目标,利用目标与模板的相似性系数实时判断,当有遮挡发生时,算法转向Particle Filter进行后续跟踪。实验结果表明,该算法实时性强．跟踪效率高,具有很强的实用性．     

基于混合粒子PHD滤波的多目标视频跟踪

针对可变数目多目标视频跟踪,粒子滤波不能持续维持目标的多模态分布问题,本文提出一种混合粒子概率假设密度(PHD)滤波的多目标视频跟踪算法.该算法首先用K-means算法对粒子进行空间分布聚类,给各粒子群附加身份标签,使各粒子群分别对应混合粒子滤波的各分量,采用相互独立的各分量粒子滤波跟踪各目标,这样提高了目标状态估计的准确性,也能有效维持各目标的多模态分布.实验结果表明,该算法能有效处理新目标出现、合并、分离等多目标跟踪问题.     

增强现实中的混合跟踪算法研究

单一的跟踪方法存在较大的局限性,为提高增强现实中跟踪环节的实时性和准确性,针对视觉跟踪和磁力跟踪的特点进行研究,提出了一种基于自适应粒子滤波的混合跟踪算法,用于对头部运动轨迹估计。该算法通过分析系统状态,自适应地融合多传感器数据,并建立相应的状态转移模型和系统量测模型;另外,该算法能在非线性非高斯的环境下动态地改变滤波器的粒子数和噪声方差,最终实现对头部运动轨迹的实时、正确估计。实验结果表明,该算法能有效地提高基于视觉和磁的混合跟踪的鲁棒性和运动估计的准确性。     

基于自适应人工鱼群的粒子滤波算法

针对粒子滤波算法中存在粒子退化及粒子枯竭的问题,本文提出一种自适应的人工鱼群粒子滤波算法,该算法通过把觅食行为和聚群行为引入粒子滤波算法中,并自适应调整人工鱼的移动步长和视野范围,从而增加了粒子的多样性,克服了粒子退化及粒子枯竭问题;驱动粒子向最优位置靠近,克服粒子易陷入局部最优问题,增强了粒子的全局搜索能力。仿真实验表明,本文提出的算法与人工鱼群粒子滤波及标准粒子滤波算法相比,滤波精度有显著的提高。     

基于人类记忆模型的粒子滤波鲁棒目标跟踪算法

当目标被场景中的物体或其它运动目标遮挡,或者目标姿态发生很大改变时,粒子滤波器就会失效。为解决这类问题,受人类记忆机制的启发,文中将人类记忆模型引入到粒子滤波器模板更新过程,提出一种基于记忆的粒子滤波器。每个模板都要经过瞬时记忆、短时记忆和长时记忆3个空间的传输和处理。该粒子滤波器能记住曾经出现的目标模板,从而能更快地适应目标姿态的变化。实验结果验证了该算法的有效性。     

基于混合粒子滤波和稀疏表示的目标跟踪算法

针对图像序列中的运动目标在跟踪过程中易受到光照等复杂环境、外观变化及部分遮挡影响的问题,提出基于全局信息和局部信息的混合粒子滤波算法.将目标的局部二元模式纹理特征引入粒子滤波算法,通过稀疏编码目标子块,充分利用目标的局部空间信息,并结合全局信息以确定当前帧中目标的位置.在跟踪过程中实时更新模板,这在一定程度上提高算法的鲁棒性.实验表明在目标处于复杂环境中算法能达到较理想的跟踪效果.     

基于粒子滤波与稀疏表达的目标跟踪方法

针对视频序列图像目标跟踪中的光照变化问题,提出一种在粒子滤波器框架内,基于目标的局部二元模式(LBP)纹理特征,使用稀疏表达进行目标跟踪的方法。当前帧的跟踪粒子由前一帧的跟踪结果按高斯分布来生成。通过解l₁正则化最小二乘方问题,获得每个粒子对应于模板子空间的稀疏表达,确定当前帧图像中的跟踪目标。然后使用粒子滤波器生成下一帧跟踪的粒子分布。在跟踪过程中采用新的动态模板更新策略更新模板空间中的模板。实验结果证明该方法的有效性和先进性。     

基于改进粒子滤波器的移动机器人同时定位与建图方法

提出一种基于改进粒子滤波器的移动机器人同时定位与建图方法.该方法将常规粒子滤波器与粒子群优化算法有机结合,引入最新的机器人观测信息以调整粒子的提议分布,从而在保证算法精度的同时,减少定位与建图所需的粒子数,并有效缓解粒子退化现象.此外,考虑到常规的重采样过程容易引起样本贫化现象,引入概率算子以增加粒子的多样性.实验结果表明该方法的可行性和有效性.