[發(fā)明專利]一種GM-PHD濾波器的標(biāo)簽分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710198923.6
• 申請(qǐng)日: 2017-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107423539B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武慧勇;鈕俊清;任清安;唐勻龍;馬志娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 吳娜

本發(fā)明涉及一種GM?PHD濾波器的標(biāo)簽分配方法，包括：初始化各個(gè)高斯分量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)均值協(xié)方差矩陣權(quán)值和相應(yīng)的標(biāo)簽T₀；通過(guò)GM?PHD濾波器獲得k時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，k≥1；利用k時(shí)刻的傳感器量測(cè)值，通過(guò)GM?PHD濾波器獲得k時(shí)刻的更新值；進(jìn)行高斯分量的裁剪融合以及標(biāo)簽的重新分配；提取k時(shí)刻的估計(jì)結(jié)果；將步驟四輸出的k時(shí)刻的高斯分量代入步驟二進(jìn)行k+1時(shí)刻的多目標(biāo)估計(jì)，直到濾波結(jié)束。本發(fā)明的標(biāo)簽分配方法既不參與濾波過(guò)程，也不參與高斯分量的裁剪和融合過(guò)程，在確保目標(biāo)個(gè)數(shù)估計(jì)準(zhǔn)確的前提下進(jìn)行標(biāo)簽分配，因此不會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)丟失，同時(shí)，標(biāo)簽分配時(shí)，加入重要性排序，標(biāo)記準(zhǔn)確無(wú)重復(fù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多目標(biāo)跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種GM-PHD濾波器的標(biāo)簽分配方法。

背景技術(shù)

多目標(biāo)跟蹤涉及多個(gè)領(lǐng)域，如雷達(dá)數(shù)據(jù)處理、圖像/視頻處理、機(jī)器人導(dǎo)航等，它是一種利用采集的傳感器量測(cè)信息，通過(guò)相應(yīng)的目標(biāo)跟蹤算法獲得目標(biāo)航跡的過(guò)程。近年，基于隨機(jī)有限集(RFS)框架的多目標(biāo)跟蹤方法成為研究熱點(diǎn)，該方法基于有限集統(tǒng)計(jì)理論對(duì)傳感器量測(cè)集合進(jìn)行處理，直接估計(jì)出多目標(biāo)的狀態(tài)集合，從而避免了傳統(tǒng)多目標(biāo)跟蹤方法對(duì)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的依賴，并降低了計(jì)算復(fù)雜度。常見(jiàn)的基于隨機(jī)有限集理論的濾波方法有概率假設(shè)密度(PHD)濾波器、序貫蒙特卡羅概率假設(shè)密度(SMC-PHD)濾波器和高斯混合概率假設(shè)密度(GM-PHD)濾波器等，其中GM-PHD是比較常用的工程實(shí)現(xiàn)方法。

但是，基于RFS的多目標(biāo)跟蹤方法只能給出多目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)，無(wú)法形成航跡是該類方法的主要缺點(diǎn)之一。目前，主要有兩種方法解決該問(wèn)題，一是當(dāng)估計(jì)出多目標(biāo)狀態(tài)后，采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)(如最近鄰法等)的方法進(jìn)行航跡的起始、關(guān)聯(lián)和終止等，但這類方法仍需要引入復(fù)雜的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，增加了計(jì)算量；另一種方法是標(biāo)簽法，即在濾波器更新時(shí)，給每個(gè)高斯分量分配標(biāo)簽，這樣，濾波器輸出帶有標(biāo)簽的估計(jì)狀態(tài)，標(biāo)簽相同的狀態(tài)表示屬于同一個(gè)目標(biāo)。對(duì)于現(xiàn)有的標(biāo)簽法，主要存在以下缺陷：當(dāng)同一高斯分量的權(quán)值大于等于2時(shí)分配相同的標(biāo)簽，使得不同的目標(biāo)分配了相同的標(biāo)簽，進(jìn)而無(wú)法區(qū)分不同目標(biāo)的航跡；在融合時(shí)，按照不同標(biāo)簽對(duì)高斯分量進(jìn)行了分類，但這樣無(wú)法保證多目標(biāo)數(shù)目估計(jì)的正確性，將導(dǎo)致估計(jì)狀態(tài)的丟失；將MHT和RFS理論結(jié)合，提出了δ-GLMB算法，在密集目標(biāo)和強(qiáng)雜波環(huán)境下，面臨多假設(shè)的“組合爆炸”問(wèn)題。可見(jiàn)，標(biāo)簽分配方法的優(yōu)劣將直接影響基于RFS的多目標(biāo)跟蹤方法的性能，進(jìn)而影響航跡管理的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種標(biāo)記簡(jiǎn)單準(zhǔn)確，且便于工程應(yīng)用的GM-PHD濾波器的標(biāo)簽分配方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種GM-PHD濾波器的標(biāo)簽分配方法，該方法包括下列順序的步驟：

(1)初始化各個(gè)高斯分量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)均值協(xié)方差矩陣權(quán)值和相應(yīng)的標(biāo)簽T₀；

(2)通過(guò)GM-PHD濾波器獲得k時(shí)刻的預(yù)測(cè)值，k≥1；

(3)利用k時(shí)刻的傳感器量測(cè)值，通過(guò)GM-PHD濾波器獲得k時(shí)刻的更新值；

(4)進(jìn)行高斯分量的裁剪融合以及標(biāo)簽的重新分配；

(5)提取k時(shí)刻的估計(jì)結(jié)果；

(6)將步驟(4)輸出的k時(shí)刻的高斯分量代入步驟(2)進(jìn)行k+1時(shí)刻的多目標(biāo)估計(jì)，直到濾波結(jié)束。

在步驟(1)中，所述標(biāo)簽表示初始時(shí)刻給每個(gè)高斯分量分配的標(biāo)簽,且要求不同高斯分量分配不同的標(biāo)簽,J₀為初始化高斯分量個(gè)數(shù)。

在步驟(2)中，所述預(yù)測(cè)值包括各個(gè)高斯分量對(duì)應(yīng)的狀態(tài)均值協(xié)方差矩陣權(quán)值和相應(yīng)的標(biāo)簽T_k|k-1，其中狀態(tài)均值協(xié)方差矩陣和權(quán)值按照GM-PHD濾波器的時(shí)間更新過(guò)程計(jì)算，相應(yīng)的標(biāo)簽預(yù)測(cè)值為：