基于熵和相关接近度的混合高斯目标检测算法

针对固定模型个数的混合高斯模型的背景建模速度慢和运动目标的拖影问题,提出了一种基于Tsallis熵和相关接近度的改进混合高斯算法。该算法利用Tsallis熵对高斯模型自适应地选择模型个数,加速背景建模;对于模型匹配判断条件,不能很好地体现相邻像素点的空间相关性的情况,提出了相关接近度作为模型更新的限定条件,以去除拖影。实验结果表明,改进的算法在实时性、检测正确率方面都有较好的改进。     

Kalman滤波器对混合高斯背景建模的改进

在目前的计算机视觉应用中,从视频序列中提取出运动目标是一个研究热点。针对传统方法在复杂多变环境下不能很好地检测出运动目标的问题,提出了一种基于Kalman滤波理论的改进混合高斯背景建模方法。利用Kalman滤波器的时域递归低通滤波特点,对混合高斯背景值进行了校正,同时对混合高斯背景更新方法进行了改进,与传统的混合高斯背景建模相比,该方法较好地消除了背景光照剧烈变化时误将背景检测为前景的现象,同时也能较好地消除背景噪声,提高了系统的可靠性和鲁棒性。     

基于朗斯基函数的混合高斯模型运动目标检测*

针对传统的混合高斯模型在进行运动目标检测时存在拖影和性能差的缺点,本文提出了一种融合朗斯基函数和帧间差分法的混合高斯背景建模算法。该改进算法通过朗斯基矩阵行列式判断相邻像素间空间域相关性,以此增加模型参数更新条件,改进模型参数更新机制;并利用帧间差分法检测运动目标轮廓的灵敏性,将两种检测结果布尔或运算,完善目标轮廓。实验结果表明,该改进算法对拖影现象达到很好的抑制作用,并使算法检测性能得到提高。     

复杂背景下多目标彩色分割算法

运动视频多目标分割中的背景建模对环境变化有较大的依赖性,直接运用背景差分法会产生不理想甚至是错误的分割.提出了一种基于Kalman滤波理论的改进码书背景建模算法.根据码书为每个像素建立一个彩色模型,用来区分前景和背景像素,并利用Kalman滤波器的时域递归低通滤波特性对码书背景更新模型进行了校正.实验结果表明,该算法可以有效地更新背景模型,抗干扰能力强,在复杂背景条件下可精确分割出运动目标并满足实时性要求.     

一种结合区域直方图比较的单高斯背景建模算法的改进

背景差减法是目前常见的目标检测算法之一,使用传统的单高斯模型进行背景建模具有实时性,稳定性等优点,但当镜头发生突变时,传统的单高斯模型需要一定时间重新适应变化的背景。另一方面,移动缓慢的运动物体容易在前景检测中造成拖影现象。针对传统单高斯模型的缺点,提出一种结合区域直方图比较的单高斯模型运动目标检测算法。算法首先将视频分成若干区域,然后通过计算前后两帧相同区域的直方图距离,判断需要进行更新的背景区域,最后通过单高斯模型进行选择性更新。实验表明改进算法能够降低一定的误检率,有效抑制拖影现象的产生,并缩短单高斯模型对镜头突变的适应时间。     

跟踪遮挡目标的一种鲁棒算法

为了解决在跟踪目标过程中的遮挡问题,引入Kalman滤波器为Mean Shift跟踪算法选择初始点,在跟踪稳定的情况下进行模型更新以消除由于目标缓慢变化而产生的累积误差对跟踪结果的影响。根据Kalman滤波器残差的大小判定是否发生遮挡,遮拦检测算法对目标进行分块检测从而把遮挡分为部分遮挡和完全遮挡两种情况,并对两种情况进行区别讨论：对部分遮挡情况不做特殊处理;对完全遮挡情况,结合目标的运动方向提出6点搜索策略来找回目标。实验表明,该算法能很好地解决跟踪运动目标过程中目标的遮挡问题。     

结合Kalman滤波器的Mean-Shift跟踪算法

针对经典Mean-Shift算法要求相邻两帧间目标模板区域必须重叠的缺陷,结合Kalman滤波器,提出了改进算法。算法首先将Kalman滤波器预测的目标位置作为Mean-Shift算法中的初始搜索中心进行跟踪,然后再将Mean-Shift算法得到的新的目标位置作为下一帧Kalman滤波器的输入参数,循环执行。实验证明,该算法能够解决由于目标运动速度突然变化以及目标快速运动情况下所带来的相邻两帧间目标模板区域非重叠问题,而且对于一般的遮挡问题也能得到较好的效果。     

基于改进的混合高斯模型的运动目标检测

针对现有方法在复杂多变环境下不能很好地检测出运动物体的问题,提出了改进的基于混合高斯模型的背景消减法,并对运动目标进行检测。模型初始化时,提出了一种能准确得到实际背景模型的方法;在模型更新中引入了加速因子和合理性反馈使得模型能更快、更准确地反应真实的背景。实验结果表明,同传统检测方法相比,改进的混合高斯模型方法能有效地消除物体发生运动时产生的拖影,并能很好地检测出运动物体。     

基于Mean-Shift的卡尔曼粒子滤波车辆跟踪算法研究

在视频车辆跟踪算法中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准确性,提出一种基于Mean-Shift的卡尔曼(Kalman)粒子滤波算法。该算法利用建立基于目标颜色直方图特征模型对视频车辆目标进行建模,并将其与Kalman滤波相结合进行更新;通过采用Mean Shift算法将Kalman滤波器引用到粒子滤波器当中,通过预测迭代,从而达到对车辆的运行轨迹的修正。将先验信息预测与粒子滤波相结合在保持跟踪系统整体上的非线性、非高斯性,兼顾了卡尔曼滤波局部的线性高斯特性。实验结果表明,该方法与传统粒子滤波方法相比,具有较好的实时性和较高的准确率,能够准确稳定地对目标车辆进行跟踪。     

基于背景提取和扩展均值漂移算法的目标跟踪

通过在静态背景模型下利用自适应背景提取和扩展均值漂移算法相结合的方法对人机交互式的目标跟踪作了进一步的改进。首先利用自适应的背景提取算法从带有运动目标的复杂背景中构建背景图,并提取出运动目标轮廓。在跟踪模块,在均值漂移算法的基础上加入协方差得到的扩展均值漂移可以很好地解决传统均值漂移算法在跟踪过程中因为目标的形状或大小改变而导致跟踪的框架偏离目标的问题。实验结果表明,该算法能够较好地实现自动、实时、较准确的跟踪目标效果。     

基于视觉/惯导的无人机组合导航算法研究

目前视觉惯性组合导航系统多采用优化紧/松耦合以及滤波紧/松耦合算法,应用误差状态卡尔曼滤波能够将较低频率的视觉位姿信息提升到与惯性信息同步的频率;提出一种基于自适应卡尔曼滤波的视觉惯导组合导航算法,首先考虑到系统建模与传感器测量误差,采用自适应渐消卡尔曼滤波进行导航解算,通过实时计算遗忘因子,以调节历史数据的权重,可抑制建模误差,提高组合导航系统性能,然后针对视觉SLAM解算过程造成的视觉位姿信息滞后于惯导信息的问题,提出一种延时补偿方法;仿真实验表明,采用延时补偿的自适应渐消卡尔曼滤波算法能够有效抑制建模误差,并降低视觉位姿信息滞后带来的影响,提高无人机组合导航的解算精度,姿态、速度、位置解算精度分别达到5°、0.5m/s、0.4m以内。     

改进的卡尔曼滤波算法系统参数辨识仿真研究

研究系统参数辨识精度提高问题。辨识是从实验数据中提取有关系统信息的过程,由于存在噪声影响辨识精度,针对传统的卡尔曼滤波算法不能很好地提高跟踪精度且算法复杂的缺陷,为了解决实际系统辨识中参数噪声方差和观测噪声方差未知的等相关问题,提出了一种改进的无味卡尔曼滤波算法系统参数辨识方法,仿真结果表明,算法具有更好的泛化能力,在复杂的系统负载等情况下,也可以对系统的参数精确有效的进行辨识,验证了该算法是一种有效适用的系统参数辨识方法。     

窗口尺寸变化目标的遮挡跟踪

针对传统的MeanShift跟踪算法在目标发生遮挡时容易导致目标丢失的情况,提出了一种改进的MeanShift跟踪算法.将多尺度空间理论、Kalman滤波器与遮挡算法相结合,当目标发生遮挡后,利用Kalman估计目标信息量,能对目标尺寸有后续跟踪能力.实验结果表明,当目标发生遮挡后,改进的跟踪算法对目标无论增大或减小都能连续地、自动地选择大小合适的跟踪窗口.     

Kalman滤波在室内定位动态测量中的应用

为了解决室内定位动态测量系统应用中所估算的目标位置偏差大问题,提出一种基于卡尔曼滤波的室内定位法。利用双目视觉的标定原理估算出目标的位置坐标．再利用卡尔曼滤波算法对目标的估算位置进行滤波处理,以提高室内定位系统的性能和精度。实验结果表明,卡尔曼滤波算法具有良好的有效性。     

列车组合定位中改进CPF算法的探讨

针对在GNSS/INS列车组合定位中普遍采用的扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)等滤波技术无法满足复杂的高速列车组合定位环境问题,研究了列车组合定位中改进的容积粒子滤波(CPF)算法,提出了基于改进CPF算法的列车组合定位信息融合技术。该算法采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)移动方法来解决粒子退化问题,进而提高滤波性能。使用Matlab对改进算法进行仿真,结果表明改进CPF具有更小的位置误差和速度误差,提高了列车非线性运动过程中的定位精度。     

基于MCC的鲁棒高阶CKF在组合导航中的应用

针对高阶容积卡尔曼滤波器在非高斯噪声情况下滤波精度下降的问题,提出了一种新的基于Maximum Correntropy Criterion（MCC）的鲁棒高阶容积卡尔曼滤波算法。考虑到高阶容积规则可以较好地解决非线性问题,在高阶容积滤波的基础上,结合统计线性回归模型对量测更新过程进行重构,利用MCC估计算法实现状态的量测更新,同时解决了系统的非线性和非高斯问题。将所提算法应用到SINS/GPS组合导航系统中,仿真结果表明,核宽的选取对算法的滤波性能有较大的影响,在高斯混合噪声条件下,所提算法相比传统高阶容积卡尔曼滤波算法具有更强的鲁棒性和更高的滤波精度。     

基于改进卡尔曼滤波的控制河段船舶航迹预测

由于船舶自动识别系统(AIS)设备存在信息缺失现象,导致基于AIS的智能辅助指挥系统无法准确判断船舶位置,难以准确揭示通行信号。同时,控制河段具有航道狭窄弯曲等特征,传统卡尔曼滤波算法无法准确预测运动船舶的航迹。针对以上问题,对卡尔曼滤波算法中的系统噪声进行实时估计,以提高船舶航迹的预测精度,并对传统卡尔曼滤波和改进卡尔曼滤波的跟踪效果进行了仿真分析。结果表明,所提算法可有效解决AIS设备信息缺失问题,准确预测船舶位置,保证控制河段智能辅助指挥系统信号揭示的准确性和可靠性。     

基于改进扩展卡尔曼粒子滤波的目标跟踪算法*

针对扩展卡尔曼粒子滤波算法滤波精度较低和粒子退化的问题,将马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法和扩展卡尔曼粒子滤波相结合,应用于目标跟踪。该算法利用扩展卡尔曼滤波来构造粒子滤波的建议分布函数,使建议分布函数能够融入最新的观测信息,以便得到更符合真实状态的后验概率分布,同时引入MCMC方法对所选的建议分布进行优化处理,使抽样粒子更加多样性。仿真结果表明,该算法能有效地解决粒子贫化问题并提高滤波精度。     

一种基于卡尔曼滤波的运动物体跟踪算法

针对实时视频监控领域中传统的Camshift算法不能有效解决遮挡和高速运动等问题,提出一种改进的Camshift算法与卡尔曼滤波相结合的运动物体跟踪算法。首先,通过二次搜索来调整搜索窗口的位置和大小,保证Camshift跟踪的可靠性;然后,在Camshift算法的基础上通过卡尔曼滤波对搜索窗口进行运动预测,保证实时跟踪。实验表明该方法具有较好的实时性,并能够有效地解决遮挡等问题。     

塔机吊钩可视化系统的视频稳像算法

针对施工现场工况复杂,塔机吊钩视频稳像效果差的问题,本文提出了一种改进ORB特征匹配与固定滞后Kalman滤波相结合的吊钩视频稳像算法.在图像运动估计中,对经典ORB算法进行改进,采用了图像分块与自适应阈值的特征点提取,并引入图像四叉树算法提高图像特征点分布均匀性;在此基础上,采用背景补偿结合帧间差分法,快速识别局部运动目标并进行剔除,提高了全局运动参数估计的准确性;在运动滤波和补偿阶段,采用固定滞后Kalman滤波算法去除随机抖动分量,以获得视频去抖动的运动补偿参数,进而实现塔机吊钩可视化系统监控视频的稳像处理.实验结果表明:与经典ORB加Kalman滤波的稳像算法相比,本文所提出的稳像算法帧间变换保真度ITF提升了约9.12%,结构相似度平均值■提升了约2.75%,获得了更好的稳像效果,且帧处理速率FPS达到了29.65 f/s,满足塔机实时监控要求.