提高红外经纬仪跟踪弱小目标精度的新算法

为了解决在复杂背景下有效测量弱小运动目标的瓶颈问题,提出了一种将Kalman滤波与模糊理论相结合的小目标跟踪算法.利用Kalman滤波进行目标点的位置预测,在动态搜索范围内寻找匹配目标点进行图像序列分析,并结合模糊理论进行记忆更新来确定目标可能度.通过目标描述、Kalman预测、确定搜索范围、搜索目标和记忆更新等方面的论述,从理论分析和实验结果两方面证明了算法的有效性.跟踪算法通过记忆的缓慢衰减进行运动估计,实现了红外经纬仪对小于20像素的运动弱小目标动态跟踪的连续性和稳定性.     

基于加权空间直方图的均值漂移目标跟踪

目标模型内的背景像素会造成目标跟踪定位偏差。为了减少背景像素对跟踪造成的定位偏差,首先通过目标区域像素和目标区域周围背景像素的颜色直方图定义了一个加权系数,然后将该加权系数引入到空间直方图的计算中,提出了一种基于加权空间直方图的均值漂移(MS)目标跟踪算法。在此基础上,给出了一种模型更新方法。仿真实验表明,该算法具有很好的跟踪精度,对遮挡具有更好的鲁棒性。     

用CMAC预测红外图像的目标轨迹

为了有效地提高目标的捕获概率,进行红外图像目标跟踪时,必须预测目标的质心和姿态.采用CMAC估计器可以有效地解决常用预测算法运算量与预测精度之间的矛盾.CMAC估计器先用线性模型进行训练,然后预测目标的质心和姿态.CMAC每帧用实际误差训练一次,以减少其预测误差.CMAC具有很高的预测精度,且运算量少,适应目标跟踪的实时处理.实验表明:CMAC能精确预测目标的质心和姿态,适应模型变化,具有鲁棒性.     

海天背景下的红外小目标检测与跟踪

为了提高海天背景下核主成分分析算法检测红外小目标的识别速度,提出一种卡尔曼滤波结合稀疏核主成分分析的红外小目标跟踪与检测的方法。首先,使用卡尔曼滤波器预测当前帧目标在下一帧中的估计位置,其次,根据预测误差协方差矩阵确定目标可能出现的范围;最后,在该范围内使用稀疏核主成分分析算法进行检测,得到目标位置。在海天背景下的红外图像序列上进行测试,实验结果表明,提出的方法与核主成分分析算法在60帧海天背景的红外图像上的平均检测时间分别是10.12s和310.51s。证明所提方法在保证检测精度的前提下提高了识别速度。     

基于均值移位算法与彩色直方图算法的体育运动视频跟踪技术研究

随着体育竞技水平的提高,体育训练的要求也不断提高。为了适应这种现状,计算机视觉技术被应用到体育训练中,因为机器视觉比人眼有更好的准确性和记忆性,能够快速地捕捉运动目标,并且能够记录目标的各种运动数据。对体育运动视频中的非刚性目标进行跟踪,提出了基于均值移位算法与彩色直方图算法的跟踪方法,不仅能够对目标的位置进行有效的跟踪估计,同时对目标的形状也能很好地进行描绘,解决了体育运动视频中非刚性目标形状复杂不易跟踪的问题。给出了实例验证,表明所运用方法的有效性、自适应性。     

融合梯度特征的红外目标跟踪

Meanshift跟踪算法普遍采用单一的灰度空间进行红外目标跟踪,直方图所含信息量少,容易受目标和背景灰度变化的影响．文中提出一种融合梯度特征的红外图像Meanshift跟踪算法,该算法对边缘和结构特征的梯度值进行量化,建立梯度特征模型;利用Bhatta—charyya系数分别计算梯度特征和灰度特征的特征相似度;设置置信度系数,并利用置信度系数将梯度特征相似度和灰度特征相似度进行融合,得到综合相似度;针对综合相似度推导Meanshift迭代方程,通过迭代运算逐步逼近目标实现跟踪;利用灰度特征相似度和梯度特征相似度信息并结合置信度系数设计模型更新准则以提高跟踪鲁棒性．文中算法能够适应红外目标跟踪中目标与背景的变化,鲁棒性强且跟踪准确度高,仿真实验表明该算法较普通Meanshift算法性能有较大提高,跟踪精度也有所改善．     

基于核密度估计的前视红外小目标跟踪

针对前视红外图像中小目标较难跟踪的问题,提出了一种基于核密度估计的跟踪方法.融合灰度与局部加权灰度信息熵特征,对目标模板与候选目标区域进行核密度估计,通过均值偏移算法最小化目标候选区域的核密度分布与模板的核密度分布之间的距离来实现跟踪.跟踪过程中,由于受光照、遮挡等因素影响,目标特征可能发生渐变或突变,以Bhattacharyya系数为准则,对目标模板进行自动更新,解决了不能及时更新或过更新引起跟踪失败的问题.实验验证了所提出方法能够对前视红外小目标进行鲁棒的跟踪.     

基于视觉注意机制的红外图像小目标检测方法

提出了适用于红外序列图像小目标检测的二步骤计算模型和算法.该算法处理的第一阶段通过对象的显著性计算,快速提取潜在目标的集合,在第二阶段对这个集合进行更为细致的识别,剔除伪目标,检测出真实目标.这种方法在没有牺牲其他性能指标的前提下,大幅度地改善了运算复杂度,为实现有限条件下系统的实时处理提供了基础.     

强背景噪声下红外目标的鲁棒性跟踪算法

提出了一种将边缘检测与改进Mean Shift 算法相结合的红外目标跟踪算法．初选了原始红外图像边缘后,再利用非线性边缘检测算法进行处理,有效地消除了原始红外图像中的大部分噪声,并能获取高质量的图像边缘信息．在此基础上,采取更新目标模型、目标模板背景加权以及候选目标区域核加权的方式改进Mean Shift算法,以增强Mean Shift算法跟踪目标的稳定性及对背景噪声的鲁棒性,从而实现强背景噪声下运动红外目标的快速、准确跟踪．实验结果表明,该算法不仅计算量较少,提高了跟踪速度,而且对背景噪声有很强的鲁棒性．     

新遗传粒子滤波的红外弱小目标跟踪与检测

针对传统粒子滤波器的粒子退化和贫乏问题,提出基于进化思想的新遗传粒子滤波算法．将算术相加,快速Metropolis-Hastings移动作为遗传算法的交叉和变异算子,与赌轮选择一起作为粒子滤波重采样的一类方法．将新遗传粒子滤波用于红外弱小目标的跟踪与检测,利用目标的幅度特性和运动特性,进行多帧图像滤波输出的似然比假设检验,来判断目标是否存在．仿真实验结果表明,基于快速Metropolis-Hastings 变异的遗传重采样方法可以快速提高粒子的多样性,避免粒子退化;所提出的检测方法在虚警率为10^-3,信噪比为2.0时,检测概率可以达到98.5％,检测性能明显优于传统重采样粒子滤波算法．     

均值漂移优化的粒子滤波目标跟踪方法

为了实现粒子集的有效传播,克服粒子滤波跟踪时的退化问题,提出尺度和方向自适应的均值移动优化粒子滤波目标跟踪算法.用改进的均值移动作为一种优化机制对粒子进行传播,使粒子能够有效分散和聚类,有效解决退化问题.最后将该方法应用到真实图像序列中,实验表明算法在性能和效率上有明显提高.     

一种双波段红外图像弱小目标融合检测新算法

提出了一种基于模糊推理的双波段红外图像弱小目标融合检测新算法．首先分别得到双波段红外差分图像,根据差分图像的噪声特性引入隶属度函数来衡量像素点灰度变化程度,对多帧差分图像进行融合,按照“IF…THEN…”规则分别完成单一波段融合后的图像模糊推理,提取目标运动航迹,最后通过融合双波段的航迹实现弱小目标的检测．仿真实验结果表明,该算法通过模糊推理克服了 “硬”判决带来检测概率低的缺点,利用双波段红外图像融合提高了检测性能,可以有效地检测出低信噪比红外图像序列中的弱小运动目标．     

一种快速序列图像低信噪比点目标的检测与跟踪方法

文中提出用截断序贯似然比检测、多级假设检验及航迹点信号强度滤波相融合的处产现序列图像中低信噪比点目标的检测与跟踪,其中,点目标的位置,速度及运动方向均未知。文中推导了相应的序贯似然比判决准则及虚假航迹终结准则,并对该算法进行了详细的描述及仿真,仿真结果表明该算法可快速实现信噪比为２的点目标的检测与跟踪。     

融合灰色预测和HOGI特征的红外目标跟踪方法

针对红外目标跟踪时不能有效提取目标特征这一问题,提出了一种新的红外目标稳健跟踪方法．首先利用灰色模型预测目标位置,然后建立以此预测位置为中心候选目标区域的方向梯度-灰度直方图特征模型,并将此特征引入到Mean Shift算法中,以实现对红外目标的精确跟踪．仿真结果表明了该方法跟踪精度高,在目标出现部分遮挡或全部遮挡时,仍能跟踪目标,确保目标不丢失,体现出该跟踪方法良好的鲁棒性．     

多伯努利滤波的快速红外弱小目标检测与跟踪

针对复杂背景下多个弱目标检测与跟踪中存在的跟踪不稳定、非实时及量测模型高度非线性问题,提出一种基于多伯努利滤波的快速检测与跟踪算法.首先,采用改进的Robinson Guard算法抑制背景杂波,避免强起伏背景图像中目标被抑制的问题;其次,采用平方根容积卡尔曼滤波实现多伯努利检测前跟踪,在保证实时跟踪的同时,解决了滤波的高度非线性,避免了协方差矩阵负定造成的数值不稳定.实测红外背景图像实验表明,改进的Robinson Guard算法能够有效抑制背景杂波、保留弱目标信息,平方根容积卡尔曼多伯努利检测前跟踪能更准、更稳定地估计目标数目和状态,实现目标的实时检测与跟踪.     

Multi-rate tracking controller analysis and design for target tracking systems

As the sampling rates of the inner loop and the outer loop of the target tracking control system are different, a typical digital multi-rate control system was formed. If the traditional single-rate design method was applied, the low sampling rate loop will seriously impact the dynamical characteristic of the system. After analyzing and calculating the impact law of the low sampling rate loop to the bandwidth and the stability of the tracking system, a kind of multi-rate control system design method was introduced. Corresponding to the different sampling rates of the inner loop and the outer loop, the multi-rate control strategy was constituted by a high sampling rate sub-controller and a low sampling rate sub-controller. The two sub-controllers were designed separately and connected by means of the sampling rate converter. The low sampling rate controller determined the response rapidity of the system, while the high sampling rate controller applied additionally effective control outputs to the system during a sampling interval of the low sampling rate controller. With the introduced high and low sampling rates sub-controllers, the tracking control system can achieve the same performance as a single-rate controller with high sampling rate, yet it works under a much lower sampling rate. The simulation and experimental results show the effectiveness of the introduced multi-rate control design method. It reduces the settling time by 5 times and the over shoot by 4 times compared with the PID control.     

Optimal tracking control for automatic transmission shift process

In order to improve the shift quality, a linear quadratic optimal tracking control algorithm for automatic transmission shift process is proposed. The dynamic equations of the shift process are derived using a Lagrange method. And a powertrain model is built in the Matlab/Simulink and verified by the measurements. Considering the shift jerk and friction loss during the shift process, the tracking trajectories of the turbine speed and output shaft speed are defined. Furthermore, the linear quadratic optimal tracking control performance index is proposed. Based on the Pontryagin's minimum principle, the optimal control law of the shift process is presented. Finally, the simulation study of the 1-2 upshift process under different load conditions is carried out with the powertrain model. The simulation results demonstrate that the shift jerk and friction loss can be significantly reduced by applying the proposed optimal tracking control method.