一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法

本发明公开了一种基于水下无线传感器网络的目标跟踪方法。该方法首先根据最强信号原则选择簇节点,然后根据单跳距离准则组成簇网络对目标进行观测,如果观测信号强度超过阈值,则发送观测数据给簇头节点。簇头节点接收到粗内节点传送的数据,采用改进重采样的粒子滤波算法对当前时刻的目标位置和方差进行估计。根据目标的运动不断地更新簇头节点,将上一簇头节点状态估计值和方差估计值传送给当前簇头节点,再由当前簇头节点采用改进的重采样粒子滤波算法估计运动目标位置,直到运动目标超出了水下无线传感器网络的跟踪范围;本发明使用改进重采样算法的粒子滤波跟踪方法估计水下目标的位置和方差,提高水下无线传感器网络的目标跟踪性能。     

非参数信念传播的WSN目标跟踪方法

针对传统粒子滤波的数据融合和粒子贫乏问题,提出一种结合非参数信念传播和粒子滤波(NBP-RPF)的分布式WSN目标跟踪方法.首先检测目标的节点,然后对检测数据进行核密度估计(KDE)得到目标估计信息,最后,通过非参数信念将信息传播到簇首节点,簇首节点对信息乘积进行Gibbs采样和正则化粒子滤波,实现了对目标的精确跟踪....     

基于分布式粒子滤波的二进制无线传感器网络目标跟踪

为了提高二进制无线传感器网络跟踪算法的精度和实时性,降低传感器节点能耗,将分布式粒子滤波运用到二进制无线传感器网络中进行目标跟踪。选择信号强度最大的节点作为簇头节点,在簇头单跳通信范围内的所有节点和簇头组成对目标跟踪的动态分簇,在簇头节点进行粒子采样和状态估计,在簇头之间传递粒子及其权值,从而得到了二进制无线传感器网络的分布式粒子滤波跟踪算法。研究了粒子数和网络节点数量对跟踪精度的影响。仿真结果表明,传感器的节点数量会影 响跟踪精度,但是粒子数对跟踪精度的影响更大。同时分布式粒子滤波比集中式粒子滤波具有更好的实时性和更低的能耗。     

融合目标特征和空间信息的粒子滤波跟踪

传统的基于颜色直方图的粒子滤波跟踪算法不能很好地利用跟踪对象的空间结构信息,因此在邻域颜色相似或目标模型微小变化时,不能取得良好的跟踪效果。提出一种融合目标特征和目标空间位置信息的粒子滤波跟踪算法,该算法鉴于目标空间位置包含跟踪对象一定的结构信息,可以和目标特征互为补充,利用定义的融合目标特征和目标空间位置的度量函数来进行跟踪对象相似度度量,以提高跟踪算法的稳健性和精确性。同时针对粒子滤波计算粒子相似度时可并行的特点,运用OpenMP共享存储并行计算进行粒子滤波跟踪的加速。实验表明,基于融合目标特征和空间信息的粒子滤波跟踪算法能得到更鲁棒的跟踪效果,可以有效地提高目标跟踪的速度。     

基于粒子群优化的大规模传感器网络节点调度策略

针对资源受限条件下大规模无线传感器网络中协作目标跟踪问题,提出一个基于粒子群优化的节点调度方案.该方案利用高斯粒子滤波算法和方差交叉融合算法获得目标状态预测信息,进而选择下一时刻簇成员节点,并构造了通信能耗的代价函数,利用粒子群优化方法选择最佳的簇头节点,减少了节点调度的计算复杂度,同时保持了较好的跟踪精度.仿真结果验证了所提出方案的有效性.     

基于粒子滤波的多目标跟踪研究

针对无线传感器网络中的多目标跟踪问题,为提高系统的精度,减少误差,提出一种自适应基于粒子滤波的多目标跟踪算法(APF).算法根据粒子历史信息与后验信息的关联度,自适应的调整粒子采样分布.由目标分布与节点测量的关系,将节点组织成簇,并用簇内的节点测量表示目标特征.目标状态的估计由粒子加权表示,权值与粒子和对应目标特征的相似度成正比.仿真结果表明,APF算法较好地解决无线传感器网络下的多目标跟踪问题,跟踪误差相对于经典分布式粒子滤波降低30%,验证了APF算法可以实时多目标跟踪,实现了较好的跟踪效果.     

基于灰色预测模型和粒子滤波的视觉目标跟踪算法

结合灰色预测模型和粒子滤波,提出一种新的视觉目标跟踪算法.由于粒子滤波未考虑先验信息对建议分布产生的指导作用,不能很好地逼近后验概率分布,对此,采用历史状态估计序列作为先验信息,建立该序列的灰色预测模型来预测产生建议分布.与粒子滤波、卡尔曼粒子滤波和无迹粒子滤波进行对比实验,结果表明所提出的算法在视觉目标跟踪中具有更好的性能.     

一种改进的基于Camshift的粒子滤波实时目标跟踪算法

为了能够快速和准确地跟踪运动目标,提出了一种改进的基于Camshift的粒子滤波算法。在粒子滤波框架下,首先对传统目标模型进行改进,提出一种新的融合目标颜色信息和运动信息的模型,以增强目标跟踪的稳健性和准确性;同时为了提高跟踪的效率,将一种改进的Camshift算法嵌入到粒子滤波中,用来重新分配随机粒子样本,使之向目标状态的最大后验概率密度方向移动。实验结果表明,与传统的粒子滤波算法或Camshift算法相比,该方法能有效处理目标快速运动或背景存在强干扰等情况,实现对目标快速和稳健的跟踪。     

基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法

针对传统行人跟踪算法得到运动轨迹与真实轨迹差异巨大的问题,提出一种基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法.该方法利用摄像机标定信息和图像帧信息建立行人的三维模型,解决图像中目标尺度的变化问题,并得到目标的真实运动轨迹.同时该方法利用双指数预测模型对粒子滤波算法进行优化,以解决短时遮挡问题,同时降低运算复杂度.实验表明,基于三维模型的粒子滤波行人跟踪算法能够较准确地建立行人三维模型,对比标准粒子滤波和KPF算法,能够对行人进行有效跟踪,对短时遮挡和尺度变化有较强的鲁棒性.     

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。     

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。     

新的分布交互式多模型广义概率数据关联算法

为有效解决密集杂波环境下分布式多传感器多机动目标跟踪问题,提出了一种基于改进D-S证据组合规则的分布交互式多模型多传感器广义概率数据关联（DIMM-MSGPDA-IDS）算法。该算法首先对各局部节点均应用单传感器的IMM-GPDA算法跟踪多机动目标,并将其各模型的状态估计、协方差估计、模型概率、组合新息及其协方差矩阵等滤波结果送至融合中心;在航迹关联判决结束后,融合中心根据各模型对应似然函数的大小融合不同传感器关于同一目标的模型状态估计及其协方差矩阵,并提出利用三维（3-D）证据进行直接融合的改进D-S算法对来源于同一目标的不同传感器的各模型概率进行有效融合,然后依此概率来更新各目标的状态估计并反馈至各局部节点,使之获得更为精确的状态预测;最后,将该算法与基于D-S证据组合规则的分布交互式多模型多传感器联合概率数据关联（DIMM-MSJPDA-DS）算法进行仿真对比分析。理论分析和仿真结果表明,该算法能够很好地对强机动目标进行跟踪,且其计算量相对较小,是一种有效的分布交互式多模型多传感器多机动目标跟踪算法。     

分布式粒子滤波算法在目标跟踪中的应用

针对无线传感器网络中目标跟踪的精度与网络能耗这一对矛盾,提出了一种改进的分布式粒子滤波算法。通过调整滤波器的似然分布保持粒子的多样性,同时将无线传感器网络中的跟踪机制进行改进,采用根据跟踪精度自适应调整动态簇内工作的传感器节点的数目。仿真结果表明:提出的改进算法在提高跟踪性能的同时减少了能量损耗,延长了网络的使用寿命。     

基于边缘化粒子滤波的红外小目标检测跟踪

针对红外探测系统中单帧红外图像中低信噪比小目标检测问题,提出一种基于边缘化粒子滤波算法的检测前跟踪方法.该方法根据混合状态滤波的思想,直接利用原始图像数据,采用粒子数确定的持续概率密度函数和新生概率密度函数,推导出目标存在的概率.对没有出现在量测方程中的线性状态变量边缘化,用卡尔曼滤波器进行时间更新.实验结果证明,该方...     

空间非合作目标在轨主/被动融合跟踪方法

针对空间远距离非合作目标的点目标跟踪问题,研究基于非地面测控数据支持的远距离空间目标的在轨主/被动融合跟踪方法。包括运用基于被动传感器以及雷达间歇辅助测距跟踪的Unscented卡尔曼滤波(UKF)方法,得到非合作目标的运动状态信息,即利用光学跟踪摄像机的二维角度量测值及雷达间歇提供的距离量测值,估计目标的惯性位置与速度方法,为后续自主空间操作建立初始轨道状态数据。仿真结果表明,当状态误差和量测噪声改变时,UKF均能持续跟踪远距离非合作目标,使得雷达间歇提供的距离信息可以得到更好的跟踪精度。     

恒定光照下基于LFPL的APTZ调节

为提高光照恒定情况下视觉系统中PTZ调节的主动性和稳定性,提出恒定光照下基于LFPL的APTZ调节方法。采用基于局部粒子滤波的目标预定位方法,对运动目标实现自动估计的标定,提高系统调节的主动性,解决非线性跟踪问题。动态选取光照不变特征滤波粒子克服了光照变化和噪声等因素对目标预定位方法的影响,增强视觉系统的鲁棒性。对水平角和抑角采用Fuzzy控制方法,提高视觉跟踪系统的稳定性。实验结果表明,该方法是正确有效的,使用该系统对变速运动目标的长距离跟踪结果较传统方法更稳定,在光照变化和噪声条件下的运动目标跟踪实验也取得较好的结果。     

基于多任务混合噪声分布模型表示的视频跟踪

视觉跟踪中,目标信息是不确定的非线性变化过程。随时间和空间而变化的复杂动态数据中学习出较为精确的目标模板并用它来线性表示候选样本外观模型,从而使跟踪器较好地适应跟踪作业中内在或外在因素所引起的目标外观变化是视觉目标跟踪研究的重点。提出一种新颖的多任务混合噪声分布模型表示的视频跟踪算法,将候选样本外观模型假设为由一组目标模板和最小重构误差组成的多任务线性回归问题。利用经典的增量主成分分析法从高维数据中学习出一组低维子空间基向量（模板正样本）,并在线实时采样一些特殊的负样本加以扩充目标模板,再利用扩充后的新模板和独立同分布的高斯-拉普拉斯混合噪声来线性拟合当前时刻的候选目标外观模型,最后计算候选样本和真实目标之间的最大似然度,从而准确捕捉当前时刻的真实目标。在一些公认测试视频上的实验结果表明,该算法将能够在线学习较为精准的目标模板并定期更新目标在不同状态时的特殊信息,使得跟踪器始终保持最佳的状态,从而良好地适应不断发生变化的视觉信息（姿态、光照、遮挡、尺度、背景扰乱及运动模糊等）,表现出更好的鲁棒性能。     

一种权系数两级自调整的融合定位精度提高方法

在分布式传感器网络节点定位技术中,使用数据融合方法以提高探测系统的检测与定位精度正成为研究的热点。提出了一种应用于分布式传感器网络中的数据融合定位算法,通过对各个传感器节点的定位信息的加权求和来进行数据融合,用来提高探测系统目标定位的精度。该算法采用两级自适应调整得到最优加权因子,首先利用线性最小均方差（LMSE）算法得到权系数的初始值,然后利用训练节点和递归最小二乘（RLS）算法自适应地调整达到最优。对静态和运动目标的定位数据融合算法进行了仿真,仿真结果表明：相比单节点定位,提出的融合算法的定位精度有约1—2个数量级的提高。     

改进的核相关滤波跟踪算法

主要针对核相关滤波（KCF）跟踪算法无法解决目标跟踪中尺度变化及目标丢失问题,提出了一种改进的核相关滤波目标跟踪算法。在训练位移滤波器的基础上增加了一个尺度滤波器来改进目标尺度变化问题。为解决目标丢失问题,结合了遮挡处理机制,当判断目标受到遮挡面积较小时使用支持向量机（SVM）对样本进行在线训练,当目标遮挡时使用再检测分类器进行检测。实验结果表明,该方法与其他优秀跟踪算法比较跟踪精度有明显提升。     

基于FasterMDNet的视频目标跟踪算法

多域卷积神经网络（MDNet）算法在卷积层采用选择性搜索的方式来提取候选框，因此它没有共享完整图像特征，从而导致在线视频目标跟踪速度慢。针对这个问题，提出一种快速多域卷积神经网络（FasterMDNet）视频目标跟踪算法。FasterMDNet是建立在MDNet基础上的一种模型，在卷积层后面引入RPN（Region Proposal Network）网络，优化了损失函数，共享完整图像卷积特征，加快候选区域建议框（ROI）更高效的生成；为了更好地获得目标和背景信息表示，在RPN网络后加入ROIAlign层，对提取的候选区域建议框特征图用双线性插值方法来提高感受野的分辨率。该算法对目标跟踪基准数据集OTB2013、OTB2015、VOT2016进行了评估，并与前沿的跟踪算法做对比，实验结果证明，该算法跟踪准确率优于其他对比方法，并且对比相同实验环境下MDNet算法，在线跟踪速度提高了近12倍。