机动目标跟踪算法

参赛密码 （由组委会填写）

第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛

学 校 参赛队号

空军工程大学 90045035 1.唐 茂

队员姓名

2.史 密 3.李世杰

参赛密码 （由组委会填写）

第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛

题 目 机动目标的跟踪与反跟踪

摘 要：

为解决机动目标的跟踪与反跟踪问题，本文综合运用航迹拟合、数据关联、滤波原理，建立了目标的运动模型，并基于自适应卡尔曼滤波原理建立了目标跟踪模型。运用所建立的模型进行仿真，估计和预测了目标机动情况，提出了跟踪与反跟踪策略。

针对问题一，首先将雷达量测数据按照坐标转换公式统一到地心地固坐标系中，采用多项式拟合方法估计目标初始状态；其次综合考虑，确定建立Singer模型来跟踪目标运动状况；最后设计了卡尔曼滤波器估计目标的状态信息，得到目标的航迹。

针对问题二，进行降维处理简化模型，通过数据关联算法分离测量信息，确定测量数据属于哪个目标；依据两个目标的测量数据分别进行卡尔曼

南京理工大学

硕士学位论文

雷达目标跟踪算法研究

姓名?王莹

申请学位级别?硕士专业?通信与信息系统指导教师?王建新

20080605

硕士论文雷达目标跟踪算法研究

摘要

在众多领域?比如军事上的战场监视、防空系统?民用上的交通管制、机器智能、医疗器械?目标跟踪都是一个基本的或重要的问题。雷达跟踪系统中的关键就是目标跟踪算法的设计。随着应用的推广?各种新的技术被应用到雷达目标跟踪中来以适应更加复杂的环境。而目标跟踪中的一个核心部分就是滤波算法?本文重点研究了现阶段应用比较广泛的几种滤波算法?并讨论了这些跟踪算法目前所存在的问题。

本文首先概述了目标跟踪模型的建立?给出了几种常见的机动目标运动模型和量测模型坐标系的选择?在此基础上介绍了???滤波和?【??吖滤波?改进型仅??滤波?重点分析了??????滤波?包括扩展??????滤波?跟踪技术?通过建立相应的模型仿真了解到?标准??????滤波对于匀速直线运动跟踪效果较好?而基于???的跟踪方法对于线性或者弱机动性的目标有很精确的跟踪性能?但是?对于多维状态的跟踪系统????中的雅克比矩阵计算会很复杂也很困难。其次?本文还详细介绍了基于??????滤波的交互多模型?????????????????????????

雷达机动目标跟踪技术研究

1 绪 论

1.1 课题背景及目的

目标跟踪问题实际上就是目标状态的跟踪滤波问题，即根据传感器已获得的目标量测数据对目标状态进行精确的估计[1]。它是军事和民用领域中一个基本问题，可靠而精确地跟踪目标是目标跟踪系统设计的主要目的。在国防领域，目标跟踪可用于反弹道导弹的防御、空防预警、战场区域监视、精确制导和低空突防等。在民用领域，则用于航空和地面交通管制、机器人的道路规划和障碍躲避、无人驾驶车的跟踪行驶、电子医学等。作为科学技术发展的一个方面，目标跟踪问题可以追溯到第二次世界大战的前夕，即1937年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28的时候。之后，许多科学家和工程师一直努力于该项课题的研究，各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪系统相继得到发展并且日趋完善。

运动目标的机动会使跟踪系统的性能恶化，对机动目标进行跟踪是人们多年来一直关注的问题。随着现代航空航天技术的飞速发展，机动目标在空间飞行的速度、角度、加速度等参数不断变化，使得目标的位置具有很强的相关性，因此，提高对这类目标的跟踪性能便成为越来越重要的问题，迫切需要研究更为优越的跟踪滤波方法。机动目

目标跟踪算法的研究设计

西北工业大学明德学院本科毕业设计论文

目录

摘要 (1)

ABSTRACT (2)

第一章绪论 (4)

1.1课题研究背景和意义 (4)

1.2国内外研究现状 (5)

1.3本文的具体结构安排 (7)

第二章运动目标检测 (8)

2.1检测算法及概述 (8)

2.1.1连续帧间差分法 (9)

2.1.2背景去除法 (11)

2.1.3光流法 (13)

第三章运动目标跟踪方法 (16)

3.1引言 (16)

3.2运动目标跟踪方法 (16)

3.2.1基于特征匹配的跟踪方法 (16)

3.2.2基于区域匹配的跟踪方法 (17)

3.2.3基于模型匹配的跟踪方法 (18)

3.3运动目标搜索算法 (18)

3.3.1绝对平衡搜索法 (18)

3.4绝对平衡搜索法实验结果 (19)

3.4.1归一化互相关搜索法 (21)

3.5归一化互相关搜索法实验结果及分析 (22)

第四章模板更新与轨迹预测 (26)

4.1模板更新简述及策略 (26)

4.2轨迹预测 (28)

4.2.1线性预测 (29)

4.2.2平方预测器 (30)

1

西北工业大学本科毕业设计论文

4.3实验结果及分析： (31)

致谢 (36)

参考文献 (37)

毕业设计小结 (38)

41

西北工业大学明德学院本科毕业设计论文

基于opencv中光流法的运动

行人目标跟踪与检测

一、课题研究背景及方法

行人检测具有极其广泛的应用：智能辅助驾驶，智能监控，行人分析以及智能机器人等领域。从2005年以来行人检测进入了一个快速的发展阶段，但是也存在很多问题还有待解决，个人觉得主要还是在性能和速度方面还不能达到一个权衡。

早期以静态图像处理中的分割、边缘提取、运动检测等方法为主。例如

（1）以Gavrila为代表的全局模板方法：基于轮廓的分层匹配算法，构造了将近2500个轮廓模板对行人进行匹配, 从而识别出行人。为了解决模板数量众多而引起的速度下降问题，采用了由粗到细的分层搜索策略以加快搜索速度。另外，匹配的时候通过计算模板与待检测窗口的距离变换来度量两者之间的相似性。

（2）以Broggi为代表的局部模板方法：利用不同大小的二值图像模板来对人头和肩部进行建模，通过将输入图像的边缘图像与该二值模板进行比较从而识别行人，该方法被用到意大利Parma大学开发的ARGO智能车中。

（3）以Lipton为代表的光流检测方法：计算运动区域内的残余光流；

（4）以Heisele为代表的运动检测方法：提取行人腿部运动特征；

（5）以Wohler为代表的神经网络方法：构建一个自适应时间延迟

武汉理工大学

本科生毕业设计（论文）

局部CamShift跟踪算法

学院（系）： 理学院 专业班级： 信计0703 学生姓名： 刘毅 指导教师： 楚杨杰

武汉理工大学毕业设计(论文)

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

年 月 日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在 年解密后适用本授权书

2、不保密囗 。

（请在以上相应方框内打“√”）

作者签名：

目标跟踪的算法总结

视频目标跟踪的算法总结：

1. Meanshift（均值漂移算法）：1975年有Fukunaga提出

均值漂移算法是一种基于密度梯度上升的非参数方法，通过迭代运算找到目标位置，实现目标跟踪。

它显著的优点是算法计算量小运算速度快，简单易实现,很适合于实时跟踪场合；

缺点是跟踪小目标和快速移动目标时常常失败，而且在全部遮挡情况下不能自我恢复跟踪。

算法步骤：先算出当前点的偏移均值,移动该点到其偏移均值,然后以此为新的起始点,继续移动,直到满足一定的条件结束.

下面是MeanShift算法流程图：

目标跟踪的算法总结

Mean Shift 算法流程图

目标跟踪的算法总结

2. CamShift跟踪算法：

它是MeanShift算法的改进，连续自适应的MeanShift算法，CamShift算法的全称是"Continuously Adaptive Mean-SHIFT"，它的基本思想是视频图像的所有帧作MeanShift运算，并将上一帧的结果（即Search Window的中心和大小）作为下一帧MeanShift算法的Search Window的初始值，如此迭代下去。 Camshift 关键就在于当目标的大小发生改变的时候，此算法可以自适应调整目标区域

一种分层Mean Shift目标跟踪算法

第35卷第4期2009年4月

自动化学报ACTAAUTOMATICASINICA

Vol.35,No.4April,2009

一种分层MeanShift目标跟踪算法

许海霞1,2

王耀南1

袁小芳1

周维2

朱江1

摘要针对经典Meanshift(MS)目标跟踪算法的颜色特征鲁棒差、匹配迭代复杂的缺点,提出一种分层Meanshift(Hierarchicalmeanshift,HMS)目标跟踪算法.首先通过MS迭代将目标区域特征空间的数据点聚类于模式点,使得以简洁的方式描述前景跟踪目标,建立目标模型与目标候选模型的聚类模式点描述,进行聚类块匹配.然后,导出聚类块模式点匹配下的相似度量函数,进行像素点匹配,结合邻域一致性,计算像素平移量,分层估计序列帧中跟踪目标质心模式点的位置,并给出HMS匹配迭代跟踪算法.实验结果表明,与其他两种MS跟踪算法相比,HMS既能提高序列帧跟踪目标表达与匹配的鲁棒性,又无需匹配所有数据点,算法简洁且有效可行.关键词目标跟踪,分层Meanshift,聚类模式点,匹配中图分类号TP391

AHierarchicalMeanShiftAlgorithmforObjectTracking

XUHai-Xi

毕业设计（论文）任务书

学生姓名： 学 号： 班 级： 专 业：□自动化

□测控技术与仪器

所在 系：□控制科学与工程

□仪器科学与技术

设计(论文)题目： 滤波算法在目标跟踪中的应用

起 迄 日 期： 2012 年 3 月 26日~ 6 月 15日 设计(论文) 地点： 校内 指 导 教 师： 王秋平

发任务书日期: 2012年 1 月 13 日

毕 业 设 计（论 文）任 务 书

毕 业 设 计（论 文）任 务 书

任务书填写要求

1．毕业设计（论文）任务书由指导教师根据各课题的具体情况填写，经学生所在专业的负责人审查、系领导签字后生效。此任务书应在毕业设计（论文）开始前一周内填好并发给学生；

2．任务书内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，不得随便涂改或潦草书写，禁止打印在其它纸上后剪贴；

3．任务书内填写的内容，必须和学生毕业设计（论文）完成的情况相一致，若有变更，必须经过所在系主管领导审批后方可重新填写；

4．任务书内有关“系”

光线跟踪的算法

1，原理

由于从光源发出的光线有无穷多条，使得直接从光源出发对光线进行跟踪变得非常困难。实际上，从光源发出的光线只有少数经由场景的反射和透射（折射）后到达观察者的眼中。为此标准光线跟踪算法采用逆向跟踪技术完成整个场景的绘制。

光线跟踪思路：从视点出发，通过图像平面上每个像素中心向场景发出一条光线，光线的起点为视点，方向为像素中心和视点连线单位向量。光线与离视点最近的场景物体表面交点有三种可能： 1.当前交点所在的物体表面为理想漫射面，跟踪结束。

2.当前交点所在的物体表面为理想镜面，光线沿其镜面发射方向继续跟踪。 3.当前交点所在的物体表面为规则透射面，光线沿其规则透射方向继续跟踪。

如图-1中，场景中有三个半透明玻璃球，视点发出光线与场景最近交点为P1，使用任意局部光照模型（opengl使用的是phong模型）可以计算出P1点处的局部光亮度Ilocal，为了计算周围环境在P1点处产生的镜面发射光和规则折射光，光线1在P1点处衍生出两支光线：反射光2和折射光3。P1处的光照由三部分组成：Ilocal + ks * I2 + kt * I3

I3 为折射光线3的颜色，Kt为折射率 I2 为反射光线2的颜色，Ks为反射率 I