基于三维激光点云的船舶检测与跟踪

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作者 黄磊 陈玥 +2 位作者 李赵春 祁良剑 程玉柱 《激光与红外》 北大核心 2025年第5期686-693,共8页

随着水上交通和航运事业的不断发展,河道行驶船舶的检测和跟踪越来越重要。目前基于图像的船舶检测与跟踪的方法已经较为成熟,但由于图像缺失深度信息,导致其不能直接获得船舶的3D尺寸和空间位置。而三维激光雷达生成的点云数据,天然携... 随着水上交通和航运事业的不断发展,河道行驶船舶的检测和跟踪越来越重要。目前基于图像的船舶检测与跟踪的方法已经较为成熟,但由于图像缺失深度信息,导致其不能直接获得船舶的3D尺寸和空间位置。而三维激光雷达生成的点云数据,天然携带精确的几何信息和距离信息,在船舶的检测和跟踪方面有巨大的发展潜力。三维点云的目标检测目前可分为基于经典点云算法的检测方式和基于深度学习的检测方式。若采用基于经典点云算法的检测方式对船舶进行检测,存在泛化性差、相临近的船舶点云无法区分等问题。因此本文采用基于焦点稀疏卷积的PV-RCNN++改进算法对河道行驶的船舶进行检测。该改进算法不仅能很好地区分各种情况下的船舶点云,还可以提高对远处船舶的识别能力,相比基于经典点云算法的目标检测方式,在实际场景中的检测精度提高了11.56%。在此基础上,本文提出了一种基于船舶间位置和3D尺寸关联程度进行多目标匹配与跟踪的方法,其中采用ICP配准计算船舶速度并预测船舶位置。实测数据验证结果表明,所提出的船舶跟踪方法具有稳定的跟踪性能,能够准确匹配相邻数据帧之间的船舶。 展开更多

关键词 三维点云 深度学习 船舶检测 PV-RCNN++ 焦点稀疏卷积 船舶跟踪 关联矩阵

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基于核相关滤波的多尺度目标跟踪方法

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作者 李珣 魏忠民 +1 位作者 白波 牛睿博 《西安工程大学学报》 2025年第6期85-92,共8页

针对传统核相关滤波(kernelized correlation filter,KCF)跟踪算法缺乏尺度自适应机制,使其在目标遮挡、运动模糊及尺度变化等场景中跟踪性能显著下降的问题,提出一种改进的KCF多尺度目标(简称KCFC)跟踪算法。通过整合梯度方向直方图的... 针对传统核相关滤波(kernelized correlation filter,KCF)跟踪算法缺乏尺度自适应机制,使其在目标遮挡、运动模糊及尺度变化等场景中跟踪性能显著下降的问题,提出一种改进的KCF多尺度目标(简称KCFC)跟踪算法。通过整合梯度方向直方图的轮廓敏感性与颜色特征的光照不变性,形成互补特征描述用于增强表观表征的判别力。采用高斯核滤波器进行位置预测定位,引入循环矩阵与核技巧来增加样本与降低数据集冗余。构建尺度池捕捉目标在不同尺度下的外观特征,设计独立尺度滤波器建立尺度变化响应模型,实现对跟踪目标的位置跟踪与尺度估计。仿真跟踪实验结果表明:KCFC跟踪算法在OTB-100数据集上的平均精确率与成功率分别为77.5%与59.2%,相较于KCF跟踪算法提高了4百分点与11.5百分点,实时平均帧率稳定在137帧/s。真实场景跟踪实验结果表明:KCFC跟踪算法在低照度、部分遮挡和尺度变化等复杂环境下表现出优异的跟踪性能,能够在目标短暂丢失后实现重新定位,提升了复杂场景下的跟踪鲁棒性,为智能监控,自动驾驶等实时视觉系统提供了借鉴。 展开更多

关键词 目标跟踪 核相关滤波(KCF) 特征提取 循环矩阵 多尺度目标

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基于时空粒子图像的管道流速测量方法及验证

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作者 吴家星 王浩 +3 位作者 许帅 朱瑶勇 周朱晶 明晓 《中国测试》 北大核心 2025年第1期105-110,共6页

管道流速测量除了得到流动方向的平均速度,有时还需要得到垂直流动方向的速度分布。该文提出一种新的光学非接触测量方法——一维粒子图像测速法(one-dimensional particle image velocimetry,1D-PIV),利用垂直于流动方向粒子的一维空... 管道流速测量除了得到流动方向的平均速度,有时还需要得到垂直流动方向的速度分布。该文提出一种新的光学非接触测量方法——一维粒子图像测速法(one-dimensional particle image velocimetry,1D-PIV),利用垂直于流动方向粒子的一维空间信息和时间信息构建时空状态矩阵,相关上下游两处时空状态矩阵即可完成平均流速和流速分布的测量。以DN35 mm直管搭建实验测试系统,在颗粒浓度为0.04 g/L条件下测量流速范围为84.99~261.10 mm/s的管道流,以单粒子追踪测速法(single particle tracking,SPT)作比对,1D-PIV测量的平均流速最大相对误差为2.67%,速度剖面最大相对误差为近壁面的1.73%。实验结果证明1D-PIV是一种简单有效的管道流速测量方法。 展开更多

关键词 管道流速测量 一维粒子图像测速 时空状态矩阵 互相关 单粒子追踪

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基于扩展关联矩阵的电力系统碳排放流计算方法

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作者 邓国丰 李志刚 +3 位作者 李艺宣 苏珈 白翔 郑杰辉 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第9期183-189,207,共8页

为了直观掌握电力系统碳排放流分布情况,完善碳排放核算和责任分摊体系,提出了基于扩展关联矩阵的电力系统碳排放流计算方法。根据基尔霍夫定律构建拓展关联矩阵并利用其对电流的虚部和实部分别进行电流分解,得到注入电流和负荷电流的... 为了直观掌握电力系统碳排放流分布情况,完善碳排放核算和责任分摊体系,提出了基于扩展关联矩阵的电力系统碳排放流计算方法。根据基尔霍夫定律构建拓展关联矩阵并利用其对电流的虚部和实部分别进行电流分解,得到注入电流和负荷电流的分配系数矩阵。在电流分解基础上,定量分析电源、负荷、电源-线路的碳排放转移追踪,从而得到网络、负荷对电源碳排放的分摊比例。在IEEE 14节点系统和某市实际主网系统中验证了算法的有效性。算例分析结果表明,所提方法能够有效避免传统方法中的比例共享原则和有效解决因负荷功率因数差异较大导致计算结果出现负碳流率的问题,并以对角占优矩阵取逆的形式计算,极大简化了计算复杂度。 展开更多

关键词 扩展关联矩阵 潮流追踪 碳排放流 电流分解 分配系数矩阵

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雷达与AIS目标航迹模糊关联与统计加权合并融合方法的探讨 被引量：14

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作者 林长川 陈朝阳 +1 位作者 洪爰助 东昉 《中国航海》 CSCD 北大核心 2003年第4期70-73,65,共5页

基于多传感器信息融合理论,探讨了雷达与AIS2种传感器的目标航迹,采用多因素模糊综合决策航迹关联与统计加权航迹合并的融合方法。确定其模糊因素集、评判集、关联与评判等准则,建立其数学模型,并进行计算机仿真。初步验证了该方法可以... 基于多传感器信息融合理论,探讨了雷达与AIS2种传感器的目标航迹,采用多因素模糊综合决策航迹关联与统计加权航迹合并的融合方法。确定其模糊因素集、评判集、关联与评判等准则,建立其数学模型,并进行计算机仿真。初步验证了该方法可以有效地提高目标航迹的精度与可靠性。 展开更多

关键词 舰船自动识别系统 雷达 目标航迹 模糊关联 统计加权 计算机仿真 导航 AIS

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雷达与AIS目标航迹模糊关联算法与仿真 被引量：14

6

作者 林长川 孙腾达 +2 位作者 洪爰助 黄丽卿 东昉 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期903-905,908,共4页

采用多因素模糊综合决策方法,研究了雷达与AIS(船舶自动识别系统)目标航迹关联算法.建立了该算法的模糊因素集、评价集、单因素模糊评判矩阵、多因素模糊综合决策准则、以及航迹关联与脱离质量等数学模型。计算机仿真验证了该方法可以... 采用多因素模糊综合决策方法,研究了雷达与AIS(船舶自动识别系统)目标航迹关联算法.建立了该算法的模糊因素集、评价集、单因素模糊评判矩阵、多因素模糊综合决策准则、以及航迹关联与脱离质量等数学模型。计算机仿真验证了该方法可以改进目标航迹的精度与可靠性。同时讨论了关联门限取值等问题。 展开更多

关键词 船舶自动识别系统 雷达 航迹 关联 模糊综合决策 算法 仿真

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基于多特征融合的尺度自适应KCF目标跟踪算法 被引量：12

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作者 周正松 陈虹君 周红 《四川大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期697-703,共7页

首先,对核相关滤波(KCF)目标跟踪算法进行了详细推导;然后,针对KCF算法提取单一特征,不能很好地表达目标的外观模型,提出将多种特征融合的方法,增加外观模型的可区分性.同时针对KCF算法不能自适应尺度变化的问题,引入一种尺度自适应变... 首先,对核相关滤波(KCF)目标跟踪算法进行了详细推导;然后,针对KCF算法提取单一特征,不能很好地表达目标的外观模型,提出将多种特征融合的方法,增加外观模型的可区分性.同时针对KCF算法不能自适应尺度变化的问题,引入一种尺度自适应变化方法.还对于KCF算法的固定更新率在目标被遮挡的情况下会学习到错误信息的问题,提出一种在线模型更新因子的方法;最后,通过实验对比结果表明,本文提出的算法跟踪精度更高,且对目标尺度发生较大变化和遮挡情况下的跟踪具有较强的鲁棒性. 展开更多

关键词 核相关滤波 目标跟踪 循环矩阵 多特征融合

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简化概率数据关联算法 被引量：3

8

作者 李建勋 敬忠良 +1 位作者 戴冠中 金德琨 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期83-85,共3页

基于所有落入目标关联域内的点迹并不都与目标关联的事实，提出了一种新颖的工程概率数据实用算法——基于聚矩阵分解的概率数据关联算法。仿真结果表明该算法具有计算量小。

关键词 矩阵分析 多目标跟踪 概率数据关联 飞行控制

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相关量测噪声情况下多传感器集中式融合跟踪 被引量：14

9

作者 段战胜 韩崇昭 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第7期1160-1163,共4页

在实际的多传感器融合目标跟踪中,各传感器之间的量测噪声往往是相关的。对于量测噪声相关的多传感器量测,利用Cholesky分解和单位下三角阵的求逆方法,将其转化为量测噪声互不相关的等价的多传感器伪量测,然后基于Kalman滤波,提出了一... 在实际的多传感器融合目标跟踪中,各传感器之间的量测噪声往往是相关的。对于量测噪声相关的多传感器量测,利用Cholesky分解和单位下三角阵的求逆方法,将其转化为量测噪声互不相关的等价的多传感器伪量测,然后基于Kalman滤波,提出了一种解决量测噪声相关情况下多传感器融合目标跟踪问题的新算法。与已有的和直接利用原始传感器量测的集中式融合算法相比,三者在计算精度上完全等价,但新算法的计算复杂度却大大降低。数值仿真实验进一步验证了新算法的有效性。 展开更多

关键词 数据融合 目标跟踪 相关量测噪声 CHOLESKY分解 单位下三角阵

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船载外测设备动态测量数据相关性分析 被引量：2

10

作者 李晓勇 张忠华 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2008年第5期47-52,共6页

对航天测量船外测数据的相关性分析研究表明:采用差分方法对测量数据进行平稳性修正,可以消除其趋势性,满足平稳性条件;偏相关函数反映的是x_t,x_s具有的相关性,在差分处理后基本没变化,它反映的是本质的相关性;因此在研究测量数据的相... 对航天测量船外测数据的相关性分析研究表明:采用差分方法对测量数据进行平稳性修正,可以消除其趋势性,满足平稳性条件;偏相关函数反映的是x_t,x_s具有的相关性,在差分处理后基本没变化,它反映的是本质的相关性;因此在研究测量数据的相关性时应以偏相关函数为主要依据。处理结果表示,测量元素斜距R的相关步长均大于同次任务同设备的其他测量元素的相关步长,一般在30步左右,相关时间约3s左右,说明测量元素R的相关性较强,斜距在某一时刻的测量值更易受其前面时刻测量值的影响和限制;其他测量元素的相关步长一般在15步左右,即相关时间约1.5s左右。 展开更多

关键词 航天测量船 海上测控 外测数据 相关性分析

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基于单固定摄像头的多目标跟踪框架 被引量：3

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作者 何涛 张家树 +1 位作者 华见 龚小彪 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第6期1892-1896,共5页

针对单固定摄像头的视频监控系统对合并遮挡目标跟踪效果不好导致跟踪失败的问题,提出了一个稀疏多目标跟踪框架。该框架对系统的目标的合并遮挡和跟踪滤波这两个部分作了改进。系统由运动目标检测、关联矩阵建立、目标交互处理和滤波... 针对单固定摄像头的视频监控系统对合并遮挡目标跟踪效果不好导致跟踪失败的问题,提出了一个稀疏多目标跟踪框架。该框架对系统的目标的合并遮挡和跟踪滤波这两个部分作了改进。系统由运动目标检测、关联矩阵建立、目标交互处理和滤波四部分组成。首先提取前景区域并建立关联矩阵;然后用关联矩阵判断各目标运动状态并进行相应处理,当目标发生交互时,用TLD算法跟踪,为了提高TLD的跟踪效率和减少TLD的初始化异常情况,用双三次插值对目标和跟踪窗口进行同比例缩放;最后用分数阶卡尔曼滤波对跟踪结果进行滤波。实验结果证明,该框架能有效提高单固定摄像头对目标交互遮挡情况的处理能力。 展开更多

关键词 视频监控 多目标跟踪 关联矩阵 合并遮挡 TLD 双三次插值 分数阶卡尔曼滤波

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自适应阵在雷达低角跟踪中的应用 被引量：1

12

作者 叶海荣 胡晓斌 《现代雷达》 CSCD 1995年第3期1-8,共8页

要从阵列信号处理的角度出发，采用自适应阵，提出了一种新的数字波束形成（ＤＢＦ）算法。它不仅可以抑制一般的非相干信号干扰，而且可以抑制多径信号引起的相干信号干扰，并能在复杂的干扰环境中检测信号。

关键词 低角跟踪 自适应阵 相关矩阵 雷达

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基于故障相关性的调距桨FMECA分析 被引量：2

13

作者 戚珩 谢清程 +1 位作者 杨文凯 阚树林 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第3期399-403,共5页

为了提高调距桨的可靠性水平,对调距桨的故障模式、原因及影响进行了定性分析;考虑故障模式之间的相关性,建立了故障传播网络,将决策矩阵与危害性分析方法相融合,对传统的危害度计算方法进行了改进。通过分析局部单元性能退化、失效等... 为了提高调距桨的可靠性水平,对调距桨的故障模式、原因及影响进行了定性分析;考虑故障模式之间的相关性,建立了故障传播网络,将决策矩阵与危害性分析方法相融合,对传统的危害度计算方法进行了改进。通过分析局部单元性能退化、失效等故障对系统中其他单元的影响,判定局部单元故障对系统整体的危害程度,克服了现有方法忽略故障相关性分析和故障传播影响的缺陷。 展开更多

关键词 可靠性 故障分析 故障相关性 退化

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船舶航迹控制中航迹段的确定

14

作者 郑云峰 杨盐生 李铁山 《航海技术》 北大核心 2003年第5期7-9,共3页

在进行航迹控制时,必须确定当前船位与设定航迹的相对关系。由于设定航迹是由多个转向点之间的航迹段连接而成的,因此必须确定当前船位所跟踪的航迹段。此文提出一种算法,将航迹段再进行分段,确定当前船位在设定航迹上的相关点,从而确... 在进行航迹控制时,必须确定当前船位与设定航迹的相对关系。由于设定航迹是由多个转向点之间的航迹段连接而成的,因此必须确定当前船位所跟踪的航迹段。此文提出一种算法,将航迹段再进行分段,确定当前船位在设定航迹上的相关点,从而确定应跟踪的具体航迹段。 展开更多

关键词 船舶 航迹控制 航迹段 航迹跟踪 航位确定 航海

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改进核相关滤波器的海上船只目标跟踪 被引量：11

15

作者 董超 郑兵 +2 位作者 李彬 田联房 刘蔚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期911-921,共11页

提高海上智能监测水平,为了实现对海上船只目标的跟踪,文中针对典型海况环境下的海上船只目标跟踪问题,提出了一种改进核相关滤波器(Kernelized Correlation Filters,KCF)的船只目标跟踪算法。首先,针对KCF算法的特征,提出船只目标跟踪... 提高海上智能监测水平,为了实现对海上船只目标的跟踪,文中针对典型海况环境下的海上船只目标跟踪问题,提出了一种改进核相关滤波器(Kernelized Correlation Filters,KCF)的船只目标跟踪算法。首先,针对KCF算法的特征,提出船只目标跟踪临界概率的概念,用来判断目标跟踪是否异常;接着,加入卡尔曼滤波模块,用来预测跟踪目标下一时刻的位置;然后,对跟踪异常的目标设计目标跟踪异常处理模块进行处理;最后,针对4组典型的海上目标跟踪场景,通过实验验证了算法的性能。实验结果表明:文中算法在海上船只大幅度晃动、跟踪目标被遮挡、目标出界、目标尺寸变换等复杂情况下,跟踪准确率和速率比原KCF算法分别提高17.23%和7.86%。满足海上目标跟踪精度、实时性、适用性等方面的要求。 展开更多

关键词 船只目标跟踪 核相关滤波 卡尔曼滤波 跟踪异常 复杂海况

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一种面向船舶智能航行的海上目标实时跟踪算法 被引量：6

16

作者 卜瑞波 徐海祥 +1 位作者 冯辉 余文曌 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期30-35,共6页

海上目标感知的准确性和实时性是实现船舶智能航行的前提和基础.为了满足以上要求,将有效卷积算子(ECO)引入海上船舶目标跟踪中.该算法以相关滤波为基础,响应最大值之处为目标船舶中心所在位置.获得中心位置之后,采用尺度滤波方法估计... 海上目标感知的准确性和实时性是实现船舶智能航行的前提和基础.为了满足以上要求,将有效卷积算子(ECO)引入海上船舶目标跟踪中.该算法以相关滤波为基础,响应最大值之处为目标船舶中心所在位置.获得中心位置之后,采用尺度滤波方法估计出船舶目标的最佳尺度,从而完成对目标当前帧的跟踪.利用因式分解卷积的方式分解卷积,降低数据维度,减少计算时间;采用高斯混合模型将样本分成不同类别,降低训练集样本冗余度;采用稀疏更新策略更新样本模型,防止过拟合问题.选取海洋环境下船舶不同运动场景作为实验样本,与几种常用跟踪算法对比,验证了ECO算法在海上船舶目标跟踪上的准确性和实时性. 展开更多

关键词 智能船舶 目标跟踪 相关滤波 高斯混合模型 因式分解卷积

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基于区域协方差矩阵的目标跟踪方法 被引量：2

17

作者 管学伟 刘先志 罗镇宝 《红外技术》 CSCD 北大核心 2009年第2期99-102,共4页

针对精确制导系统图像跟踪的特点,在计算机视觉研究领域最新成果区域协方差矩阵的基础上提出了一种目标跟踪的新方法。首先对图像进行空域滤波,然后提取目标区域的多种特征,生成区域协方差矩阵,接着用参考模板的区域协方差矩阵在实时图... 针对精确制导系统图像跟踪的特点,在计算机视觉研究领域最新成果区域协方差矩阵的基础上提出了一种目标跟踪的新方法。首先对图像进行空域滤波,然后提取目标区域的多种特征,生成区域协方差矩阵,接着用参考模板的区域协方差矩阵在实时图中进行相关匹配,生成相关矩阵;最后对相关矩阵进行一系列后处理,确定跟踪点;另外设计了一种简单实用的模板刷新方法。大量的仿真实验证明该方法对红外图像、可见光图像,运动目标、固定目标都能实现很好的跟踪,展示了很好的鲁棒性和精确性。 展开更多

关键词 目标跟踪 区域协方差 特征融合 相关矩阵

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基于核相关滤波器的尺度自适应追踪算法 被引量：1

18

作者 时鹏飞 高清维 +1 位作者 卢一相 孙冬 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2021年第6期145-148,共4页

针对目标追踪算法里核相关滤波器(KCF)不能处理尺度变化的问题,设计了一种用于尺度估计的系统。在标准KCF获取的位置周围提取尺度样本,并将其与一个额外的核相关滤波器进行卷积,可将卷积结果中的最大值位置作为目标在新帧中的尺度大小。... 针对目标追踪算法里核相关滤波器(KCF)不能处理尺度变化的问题,设计了一种用于尺度估计的系统。在标准KCF获取的位置周围提取尺度样本,并将其与一个额外的核相关滤波器进行卷积,可将卷积结果中的最大值位置作为目标在新帧中的尺度大小。在OTB数据集中的结果显示出算法可以高速有效地应对目标追踪中的尺度变化问题。 展开更多

关键词 目标追踪 相关滤波器 尺度估计 循环矩阵 核方法

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改进的核相关滤波算法在自航模动态目标跟踪应用 被引量：4

19

作者 程子一 刘志林 《应用科技》 CAS 2019年第1期36-42,共7页

针对核相关滤波(KCF)算法在尺度变换和严重遮挡造成跟踪失败的缺点,本设计在KCF算法基础上通过增加尺度变换框与跟踪效果检测的方法,对KCF算法进行了改进,解决了在目标被遮挡或者离开屏幕跟踪失败的问题。实验表明,该方法应用在自航模... 针对核相关滤波(KCF)算法在尺度变换和严重遮挡造成跟踪失败的缺点,本设计在KCF算法基础上通过增加尺度变换框与跟踪效果检测的方法,对KCF算法进行了改进,解决了在目标被遮挡或者离开屏幕跟踪失败的问题。实验表明,该方法应用在自航模的动态目标跟踪上,使自航模在目标大小变化、目标被遮挡和逃离视野时,能成功地找回目标并继续跟踪。 展开更多

关键词 目标跟踪 相关滤波 动态目标 机器视觉 尺度变换 机器学习 船舶控制 循环矩阵

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基于集对分析和双门限的航迹关联算法研究 被引量：4

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作者 连宇杰 杨露菁 +3 位作者 卢凌峰 孙靖博 鲁豫 赵萌 《指挥控制与仿真》 2020年第1期40-46,共7页

针对现有经典的航迹关联算法在目标密集和航迹交叉环境下关联正确率低问题,结合集对分析理论,提出了一种基于集对分析和双门限的航迹关联算法。本算法分为两个阶段,首先使用波门法进行粗关联,得到初步的关联集对;然后,引入集对分析理论... 针对现有经典的航迹关联算法在目标密集和航迹交叉环境下关联正确率低问题,结合集对分析理论,提出了一种基于集对分析和双门限的航迹关联算法。本算法分为两个阶段,首先使用波门法进行粗关联,得到初步的关联集对;然后,引入集对分析理论中的三元联系数,量化信息源观测值的联系程度,并加权求其当前时刻贴近度值;最后,为了提高关联正确率,建立多个时刻的集对贴近度矩阵,运用双门限策略对多个时刻的贴近度矩阵进行评判得出关联结果。仿真实验证明,该算法在航迹交叉平行和目标密集情况下的关联正确率高于最近邻航迹关联算法和模糊双门限关联算法。 展开更多

关键词 航迹关联 集对分析 贴进度矩阵 双门限 历史航迹

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