基于结构多假设目标跟踪算法优化与仿真

第一章课题背景和研究意义近年来，视频监控系统在各行业得到了广泛应用，生活中有小区、超市等的安全监控，银行系统有柜台监控，交通方面有违章监控等。

这些监控系统是由一个或多个摄像机以及与之相连的一套电视监视器组成的，它们的用途主要是对场景的记录和保存，当异常情况，比如盗窃行为发生后，保安人员才通过记录的结果察看发生的事情，但往往为时已晚。

视觉监视是指在一个繁忙环境中对人和车辆等进行实时的观察，并给出对它们行为和动作的描述。

这一技术包括了运动目标的检测、跟踪、目标分类和行为理解等方面，涉及到计算机视觉、模式识别和人工智能领域的许多核心课题，是一个具有挑战性的困难问题。

近年来随着集成电路和计算机技术的迅猛发展，视觉监视系统所要求的硬件设备成本大大降低，因此它获得了日益广泛的研究与应用。

许多关于视觉监视的大规模研究项目已经在美国、欧洲和日本展开，同时它也成为许多国际学术会议关注的重要主题。

运动目标检测与跟踪处于整个视觉监视系统的最底层，是各种后续高级处理如目标分类、行为理解等的基础。

运动目标检测系指从视频流中实时提取目标，一般是确定目标所在区域和颜色特征等。

目标检测的结果是一种“静态”目标——前景目标，由一些静态特征所描述。

运动目标跟踪则指对目标进行连续的跟踪以确定其运动轨迹。

我们通过为静止背景建模来检测前景点。

具体的背景模型以 Stauffer 等提出的自适应混合高斯模型为蓝本，并对其作了部分改进以更好地处理实际背景发生变化的情形。

算法中采用一种可靠的连通区域检测算法完成前景目标的分割。

目标跟踪时则通过匹配目标的位置、大小、形状和颜色等特征，建立运动目标与前景目标间的对应关系。

算法中考虑了跟踪中多个目标相互遮挡的问题，分析了几种可能结果并分别加以处理。

我们还为运动目标引入了可靠性度量以使目标跟踪过程更加稳定和可靠。

在实际应用中，不包括运动物体的纯背景图像通常无法得到。

而且，由于场景光照变化、摄像机抖动等因素，背景不可能完全静止。

第30卷第1期计算机仿真2013年1月文章编号：1006－9348（2013）01－0018－05基于结构多假设目标跟踪算法优化与仿真饶世钧1，姜宁1，张云雯2（1．海军大连舰艇学院作战指挥系，辽宁大连116018；2．海军大连舰艇学院研究生2队，辽宁大连116018）摘要：研究雷达跟踪目标性能优化问题，传统多假设算法计算量大、实时性较差，无法应用于实际雷达装备。

为解决上述问题，提出一种结构化分枝的多假设目标跟踪算法，同时提出限制最大航迹数量、删除负分航迹、低等级航迹处理、滑动窗口多维分配法、多扫分配法及交互多模型多假设跟踪算法等一系列改进方法，并通过计算机仿真证明改进后的结构化分枝的多假设目标跟踪算法比传统多假设算法及联合概率数据互联算法计算量更小，精度更高，并对改善当前舰载雷达跟踪性能，提高对目标的跟踪能力具有一定的指导意义。

关键词：多假设跟踪；结构化分枝；数据互联；交互多模型多假设跟踪；密集杂波中图分类号：TN955；T957．51文献标识码：BOptimization and Simulation of Multiple Hypotheses TargetAlgorithm Tracking Based on Structured BranchingRAO Shi－jun1，JIANG Ning1，ZHANG Yun－wen2（1．Dept．of Operational Commanding of Dalian Navy Academy，Dalian Liaoning116018，China；2．Postgraduate Team2of Dalian Navy Academy，Dalian Liaoning116018，China）ABSTRACT：In order to solve the problems of computational complexity，poor real time and practical difficulty to ra-dar equipment of multiple hypotheses target tracking algorithm，this paper introduced a multiple hypotheses target tracking algorithm based on structured branching，and gave some improved methods such as limiting track numbers，deleting minus track，dealing with Bi－Level track and IM3HT．Experimental result shows that this algorithm can sig-nificantly reduce errors with higher computational effectiveness when compared with traditional multiple hypotheses tracking（MHT）and joint probabilistic data association（JPDA）．The methods have important significances in the im-provement of tracking algorithm and tracking abilities of shipborne radars．KEYWORDS：Multiple hypotheses tracking；Structured branching；Data association；IM3HT；Dense clutter1引言跟踪算法是雷达跟踪目标的核心问题，直接关系到雷达的跟踪性能。

基于仿真试验和Kriging模型的多目标优化问题全局优化算法张建侠;马义中;朱连燕;韩云霞【摘要】针对复杂工程系统的多目标仿真优化问题,基于Kriging模型,提出一种将优化过程与试验过程相结合的全局多目标优化算法.该算法利用构造的加点准则序贯选取能应对约束和逼近真实Pareto解集的试验点,只需少量仿真试验就能得到优化问题的高精度Pareto解集.考虑试验点的可行性概率、间隔距离和Kriging模型的不确定性,设计亦能有效辨识非连通可行域的加点准则;提出以最大化试验点的期望超体积改进和可行性概率为目标的近似Pareto解集改进准则,使新试验点兼顾改进近似Pareto解集的质量和精确刻画可行域边界.通过三个数值算例将所提算法与已有算法进行比较,计算结果验证了所提算法的有效性和高效性.%Aiming at the multi-objective simulation optimization problem of complex engineering systems,a global multi-objective optimization algorithm based on Kriging model was proposed by combining optimization process with trial process.In this algorithm,the proposed infill sampling criteria was used to sequentially add new trials to handle constraints and to approximate true Pareto sets,which could help the algorithm find high-quality Pareto sets in very limited trials.By considering the feasibility probability,the spacing distances and the Kriging model's prediction uncertainty of trial points,one infill sampling strategy was designed to explore the disconnected feasible regions effectively.An infill sampling criterion was proposed by taking maximum expected hyper-volume improvement and feasibility probability as objectives,so as to balance the improvement of Pareto sets withconfirming the boundaries of feasible regions.The proposed algorithm was tested on three typical benchmarks,and the effectiveness and efficiency were proved.【期刊名称】《计算机集成制造系统》【年(卷),期】2017(023)010【总页数】10页(P2136-2145)【关键词】约束多目标优化;Kriging模型;Pareto前沿;全局优化;期望超体积改进;可行性概率【作者】张建侠;马义中;朱连燕;韩云霞【作者单位】南京理工大学经济管理学院,江苏南京 210094;南京理工大学经济管理学院,江苏南京 210094;南京理工大学经济管理学院,江苏南京 210094;南京理工大学经济管理学院,江苏南京 210094【正文语种】中文【中图分类】N945.15;O212.60 引言随着高精度数值计算技术(如计算流体力学、有限元分析等)的发展，计算机仿真成为改善复杂工程系统设计可信度、提高设计质量的新途径[1]。