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一种高鲁棒性的夜间车辆定位与跟踪方法

计算机工程 2011年第16期37卷 173-175页

作者：陈迪刘秉瀚福州大学数学与计算机科学学院福州350108

针对夜间环境下的车辆检测问题,从车头灯视角出发,提出一种具有高鲁棒性的夜间车辆定位和跟踪方法。结合卡尔曼滤波实现健壮的亮斑帧间跟踪,并根据亮斑的运动连续性和形态稳定性提取车灯目标。采用基于时域和空域特征的谱系聚类方法对... 详细信息

针对夜间环境下的车辆检测问题,从车头灯视角出发,提出一种具有高鲁棒性的夜间车辆定位和跟踪方法。结合卡尔曼滤波实现健壮的亮斑帧间跟踪,并根据亮斑的运动连续性和形态稳定性提取车灯目标。采用基于时域和空域特征的谱系聚类方法对车灯进行同车分组,利用车头灯组对车辆目标进行准确定位和跟踪。实验表明该方法在夜间交通环境中的有效性和高鲁棒性。

关键词：智能交通系统夜间车辆检测卡尔曼滤波器谱系聚类定位与跟踪

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三星时差频差联合目标定位与跟踪算法研究

三星时差频差联合目标定位与跟踪算法研究

作者：张艳西安电子科技大学

学位级别：硕士

空中运动辐射源目标的定位跟踪技术,相对于传统的侦测工作而言是一个新的领域,在电子战、航海、航天和航空等领域有十分重要的作用和地位。精确的目标定位跟踪对掌握战场信息的主动权,打击、干扰目标等提供了先决条件,对军事目标态势情... 详细信息

空中运动辐射源目标的定位跟踪技术,相对于传统的侦测工作而言是一个新的领域,在电子战、航海、航天和航空等领域有十分重要的作用和地位。精确的目标定位跟踪对掌握战场信息的主动权,打击、干扰目标等提供了先决条件,对军事目标态势情报的获取有极其重要的意义。对于空中运动目标,由于目标的机动性、高速性,并且其活动范围广、运动距离远,需要长时、大范围观测监视,而同步卫星正好具备这一方面的优势。本文针对空中辐射源运动的复杂性,提出了将交互多模型滤波算法引入到卫星对空中目标的定位跟踪系统中。重点研究了在三星时差频差联合定位体制下,采用卡尔曼滤波和交互多模型滤波算法,实现目标的定位跟踪,并以Matlab仿真软件作为平台,设计了三星时差频差定位跟踪仿真软件。主要工作安排如下:首先,本文对卫星定位基本方法进行了比较全面的分析,重点研究了三种基本的无源定位体制,即时差定位、频差定位以及时差频差联合定位,理论分析各自的定位性能,并选用三星时差频差联合定位体制,分析定位原理及算法,建立运动模型,实现目标的定位跟踪。为了减小非线性的影响,本文同时采用直角坐标系和大地坐标系,研究了空中目标经纬度与地固坐标之间的转换关系,推导出通用化的计算公式,为三星时差频差联合定位跟踪算法提供了可靠的保障。其次,本文详细介绍了卡尔曼滤波、迭代卡尔曼滤波、交互多模型滤波,以及自适应交互多模型的算法原理。针对空中目标做匀速直线运动,以及机动转弯的情况,分别采用迭代卡尔曼滤波和自适应交互多模型滤波,应用线性系统可控制性、可观测性两个基本的概念,建立系统状态方程和观测方程,从而在更高层次上描述了系统的动态信息。文中分别对两种滤波算法进行计算机仿真和分析,定性说明时差、频差测量参数误差对目标定位跟踪精度的影响。最后,本文介绍了基于Matlab GUI界面的设计原则、以及设计过程,设计了三星时差频差定位跟踪仿真软件,详细介绍了实现此软件所用到的技术以及设计流程。此软件在Matlab环境下可以直接运行。

关键词：时差频差定位与跟踪卡尔曼滤波交互多模型

实时定位与跟踪技术在农机生产车间的应用研究

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实时定位与跟踪技术在农机生产车间的应用研究

作者：张世文新疆大学

学位级别：硕士

农机生产车间中,生产现场数据主要为车间人员、设备、物料、配送车辆和在制品等各类生产要素的静态数据(如物料基本属性信息),及其随生产活动所产生的动态数据(如在制品实时位置和状态信息),底层数据的采集和有效利用则是农机企业正常... 详细信息

农机生产车间中,生产现场数据主要为车间人员、设备、物料、配送车辆和在制品等各类生产要素的静态数据(如物料基本属性信息),及其随生产活动所产生的动态数据(如在制品实时位置和状态信息),底层数据的采集和有效利用则是农机企业正常运作的基本保障。然而,由于缺乏实时数据采集和传输手段,管理者无法全面掌握车间整体状态,底层执行过程对于上级控制层也如同“黑箱作业”。当生产现场出现外部扰动或生产瓶颈时,上层难以制定和实施生产计划、物料配送序列与车间制造资源的调度及优化等扰动消除策略,同时产生大量等待浪费现象。本文借鉴制造物联网思想,提出农机生产过程三级管控机制:即上层生产计划-物料配送-底层车间执行的管控机制。展开“实时定位与跟踪技术在农机生产车间的应用研究”。根据车间现场数据采集需求,设计基于RFID(Radio Frequency Identification,射频识别)和UWB(Ultra Wideband,超宽带)技术混合的实时定位方案,并进行精确定位和标签防碰撞算法研究,保证混合定位过程的准确性;结合车间实际环境进行定位节点的布局和UWB传感器、RFID读写器、移动终端等硬件设备的部署,搭建农机生产车间实时数据采集平台,实现生产要素实时位置与状态、活动时间等数据的全面采集和处理,弥补底层“数据短板”。基于车间实时定位平台的数据支持,设计车间在制品和物料配送过程的实时跟踪和管控方案;基于实时定位与跟踪进行农机生产车间管控系统的设计和开发,并验证系统的可行性和有效性,解决业务流和数据流“异步”问题,提高车间数字化、可视化管理水平。通过实时定位与跟踪技术在农机生产车间的成功应用,实现对生产过程的三级管控和对生产瓶颈或外部扰动的及时响应。降低或杜绝等待浪费,提升生产运作整体效率,保证准时制物料配送和准时制生产。

关键词：农机生产车间生产要素数据采集定位与跟踪系统实现

小型无人直升机视觉定位与跟踪系统的设计与研究

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小型无人直升机视觉定位与跟踪系统的设计与研究

作者：张志飞浙江大学

学位级别：硕士

小型无人机直升机具有体积小、重量轻、成本低、可悬停、可垂直起降、无人员伤亡、隐蔽性好等优点。无论是在军用还是在民用上,都得到广泛的应用,例如：军事侦察、地质勘探、目标追踪等。而大部分应用又离不开机载视觉技术的发展,基于... 详细信息

小型无人机直升机具有体积小、重量轻、成本低、可悬停、可垂直起降、无人员伤亡、隐蔽性好等优点。无论是在军用还是在民用上,都得到广泛的应用,例如：军事侦察、地质勘探、目标追踪等。而大部分应用又离不开机载视觉技术的发展,基于视觉的目标定位与跟踪也是很多无人机应用领域的关键技术。与声纳、激光、雷达等传感器相比,视觉传感器的信息量更加丰富,可以直观的对目标或场景进行监测。本文以小型无人机为实验平台,对机载视觉定位与跟踪系统进行了全面的设计、研究与开发。针对视觉系统开发过程中的理论算法和工程问题,本文对其进行了阐述与研究。本文的研究目的在于完成小型无人机视觉系统的硬件搭建、软件开发、以及定位与跟踪算法的理论研究和实验验证。其中,本文突出论述了研究中需要解决的几大问题,包括增强目标识别算法在恶劣气象条件下的自适应性、研究针对无人机非稳定平台特性的目标定位算法、解决发动机的强烈机械振动带来的噪声影响、优化视觉系统并提高其整体实时性等。同时,本文在最后给出了详细的视觉系统硬件设计方案以及实验过程和结果。对于地面移动目标的自动识别,主要问题在于真实实验中会有尾气油烟遮挡目标,而且还可能出现雾霭、阴天等天气。这些都需要目标识别算法具有较强的适应能力。同时,视觉系统在目标识别过程中无人工参与,因此还需要识别算法具有较高的识别率和鲁棒性。本文将Retinex理论、矩不变算法、色调分割等多个理论和算法相结合,并进行简化、改进和创新,最终达到预期性能。本文还对基于HMAX模型对人类大脑视觉皮层的仿生视觉进行了探索性的研究,为将来无人机视觉的发展做铺垫,使其走向智能化。在目标的定位方面,本文主要研究的问题是如何确保和提高定位的精度。无人机姿态的变化和发动机的剧烈振动是造成定位误差的主要原因。本文融合组合惯性导航系统的姿态信息提出了一种快速的位置校正算法,该算法可消除无人机在随机动态飞行时姿态变化对定位的影响。然后,为了解决机械振动导致的定位振荡和噪声模型不易建立的问题。本文首先对无味卡尔曼滤波器（UKF）进行了简化,以解决噪声模型不确定的问题,同时将数字低通滤波器（DLF）的强平滑性融合到UKF中,以弥补简化后UKF滤波器平滑性变弱的问题。最终本文提出了一种新的LUKF滤波器,可以达到跟踪性和平滑性兼顾的效果。本文在最后详细论述了视觉系统硬件的选型与搭建,以及系统软件的结构和流程。并且展示了部分地面实验和试飞实验的结果,旨在验证视觉系统各方面性能,并对实验结果进行了详细的分析。最终给出系统性能的结论性总结。

关键词：小型无人直升机视觉系统目标识别定位与跟踪 UKF滤波仿生视觉 Retinex理论

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利用声源信息的多目标定位与跟踪研究

利用声源信息的多目标定位与跟踪研究

作者：梁上烈电子科技大学

学位级别：硕士

利用声源信息的定位与跟踪技术已广泛应用于电话与视频会议、人机交互、说话人跟踪与监视、智能机器人、反阻击系统等。但由于声源信息易受环境及噪声的影响,如何精确而快速地实现对声源目标的定位与跟踪意义重大。在真实的应用场景中,... 详细信息

利用声源信息的定位与跟踪技术已广泛应用于电话与视频会议、人机交互、说话人跟踪与监视、智能机器人、反阻击系统等。但由于声源信息易受环境及噪声的影响,如何精确而快速地实现对声源目标的定位与跟踪意义重大。在真实的应用场景中,目标往往是多个,而且个数会随着时间变化,这就使得声源定位与跟踪问题变得更加复杂。基于随机集理论的概率假设密度(probability hypothesis density,PHD)滤波多目标跟踪算法,突破了传统的数据关联方法,具有严格的数学理论基础,大大降低了计算量,开拓了多目标跟踪的研究领域。本文在此基础上研究了一种多检测概率假设密度(MD-PHD)滤波多目标跟踪算法。该算法利用传播过程中的多径信号实现对目标的定位与跟踪。以下是本文的主要研究内容:第一,研究了真实环境下声源信号的特征及传播模型。在此基础上建立了声源信号的传播模型,并通过仿真分析了房间内声音信号的脉冲响应。为了提高后续处理的高效性,通过仿真分析了声源信号的预处理过程。第二,研究了时延估计算法中的多种广义互相关法。通过仿真实验比较了各种广义互相关法的优缺点,并重点研究了PHAT-GCC时延算法。针对标准的PHAT-GCC性能易受噪声影响的问题,研究了一种改进的PHAT-GCC算法。通过仿真验证了改进的PHAT-GCC算法性能更优。第三,基于随机有限集的理论,建立了递归多目标跟踪模型,并研究分析了概率假设密度(PHD)滤波多目标跟踪算法及其粒子滤波实现。通过理论分析及实验仿真表明,粒子滤波概率假设密度(SMC-PHD)滤波多目标跟踪算法能够有效实现对目标的定位与跟踪。第四,针对室内应用场景中,接收信号中除了直达波信号还包含多径信号的特点,本文研究了一种利用这些多径信息的多检测概率假设密度滤波多目标跟踪算法。该算法不仅能有效实现对声源目标的定位与跟踪,还减少了麦克风的数量。通过实验仿真,验证了该算法在单目标场景下和多目标场景下的有效性,评估了其在不同信噪比下的跟踪性能。

关键词：声源信息定位与跟踪广义互相关多检测概率假设密度多径信息

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一种高速视觉实时定位与跟踪系统的研制

上海电气技术 2015年第1期8卷 25-30页

作者：郑西点袁浩巍杜正阳陈忠张文强上海电气集团股份有限公司中央研究院上海200070 复旦大学计算机科学技术学院上海200433

针对机器视觉系统不断提高的速度与实时性需求,研制了一种可利用高速视觉反馈,实时定位与跟踪快速运动目标的高速视觉系统。系统基于工业PC机,选用CMOS高速相机和带Camera link与PCIe接口的高速图像采集卡,实现了帧频为1 000帧/s的图像... 详细信息

针对机器视觉系统不断提高的速度与实时性需求,研制了一种可利用高速视觉反馈,实时定位与跟踪快速运动目标的高速视觉系统。系统基于工业PC机,选用CMOS高速相机和带Camera link与PCIe接口的高速图像采集卡,实现了帧频为1 000帧/s的图像采集(图像分辨率:816×600像素)与传输。系统集成的高效图像处理算法完成对目标的特征提取和坐标计算,处理周期小于1 ms。在实验室条件下,高速视觉系统实现了对转动圆盘上的圆形目标、运动乒乓球(速度:3 m/s)的实时定位与跟踪。实验数据表明,在物距1.5 m情况下,高速视觉系统的定位精度小于10 mm。研制的高速视觉系统充分满足了高速性、实时性和精确性的应用需求。

关键词：高速视觉实时定位与跟踪 CMOS高速相机图像处理算法