使用星凸随机超曲面模型对扩展对象和分组目标进行形状跟踪(Matlab代码实现)

简介: 使用星凸随机超曲面模型对扩展对象和分组目标进行形状跟踪(Matlab代码实现)

🍁🥬🕒摘要🕒🥬🍁

在传统目标跟踪技术中,早期由于传感器分辨率的限制,通常只能用点来描述目标,即目标每一时刻最多只能生成一个量测,只能对目标的质心位置、速度、加速度等进行估计。随着现代传感器技术发展,高分辨率传感器在工程中的应用越来越广泛,导致每个时刻可以得到不止一个量测,而扩展目标跟踪技术正是利用获得的多个量测信息,通过信息融合运算,得到对目标形状和运动状态的估计。


近些年扩展目标跟踪问题得到了广泛的关注,而对扩展目标形状进行估计是学者们研究的重点,因此,诞生了许多对扩展目标形状建模的方法。例如Baum等将扩展目标建模为随机超曲面模型(Random Hypersurface Model,RHM),该模型的核心思想是假设目标的量测源分布在目标边界的一个缩小版本之上,量测由处于缩小版本边界上的量测源和传感器噪声共同构成。星凸随机超曲面模型主要将径向函数用傅里叶级数展开从而描述目标轮廓,由展开系数实现对扩展目标形状建模,并结合尺度因子缩放扩展目标的形状完成对其表面量测源的建模。随机超曲面模型假设目标产生的每一量测由对应的量测源产生,这种建模方式弊端会造成量测方程具有较强的非线性。


✨🔎⚡运行结果⚡🔎✨

💂♨️👨‍🎓Matlab代码👨‍🎓♨️💂

function randomHypersurfaceModel_2011(numberOfMeasurement)
if nargin ==0
numberOfMeasurement= 100;
end
% Number of Fourier coefficients
nr_Fourier_coeff = 11;
% State describtion prior [b0--bn, x, y]
x = zeros(nr_Fourier_coeff + 2, 1);
x(1) = 1.5;
% State covariance prior
C_x = diag([ones(1, nr_Fourier_coeff).*0.02, 0.3, 0.3]);
% Measurement noise
measurementNoise = diag([0.2, 0.2].^2);
% Scale properties
scale.mean = 0.7;
scale.variance = 0.08;
% Angular resolution for plotting
phi_vec = [0:0.01:2*pi];
% Object size
a = 3;      % -- width of the horizontal rectangle
b = 0.5;    % | height of the horizontal rectangle
c = 2;      % | height of the vertical rectangle
d = 0.5;    % -- width of the vertical rectangle
sizeObject = [a b c d];
% Object shape bounds
objectBounds = [[-d, -c];[d, -c];[d, -b];[a, -b];[a, b];[d, b];[d, c];
    [-d, c];[-d, b];[-a, b];[-a, -b];[-d, -b]]' ./ 2;
% Main
% Plot
h_object = fill(objectBounds(1, :), objectBounds(2, :), [.7 .7 .7]);
hold on
xlim([-3 3]);
ylim([-3 3]);
axis equal
xlabel('x-Axis')
ylabel('y-Axis')
title('Random Hypersurface Model Simulation')
for j = 1 : numberOfMeasurement
    % Get new measurement
    newMeasurement = getNewMeasurement(sizeObject, measurementNoise);
    % Filter step
    [x, C_x] = UKF_FilterStep(x, C_x, newMeasurement, [scale.mean; [0 0]'], ...
        blkdiag(scale.variance, measurementNoise), @f_meas_pseudo_squared, nr_Fourier_coeff);
    % Plot
    shape = calcShape(phi_vec, x, nr_Fourier_coeff);
    h_measure = plot(newMeasurement(1), newMeasurement(2), '+');
    h_shape =  plot(shape(1, :), shape(2, :), 'g-', 'linewidth', 2);
    legend([h_object, h_measure, h_shape],'Target', 'Measurement', 'Estimated shape')
    drawnow;
    if j ~= numberOfMeasurement
        delete(h_shape)
    end
end


📜📢🌈参考文献🌈📢📜

[1]李永永,王莉.星凸形随机超曲面粒子扩展目标跟踪滤波器[J].舰船电子工程,2022,42(06):42-46+75.

相关文章
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据挖掘
基于GWO灰狼优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了基于分组卷积神经网络(GroupCNN)和灰狼优化(GWO)的时间序列回归预测算法。算法运行效果良好,无水印展示。使用Matlab2022a开发,提供完整代码及详细中文注释。GroupCNN通过分组卷积减少计算成本,GWO则优化超参数,提高预测性能。项目包含操作步骤视频,方便用户快速上手。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于WOA鲸鱼优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了一种基于WOA优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法。使用Matlab2022a开发,提供无水印运行效果预览及核心代码(含中文注释)。算法通过WOA优化网络结构与超参数,结合分组卷积技术,有效提升预测精度与效率。分组卷积减少了计算成本,而WOA则模拟鲸鱼捕食行为进行优化,适用于多种连续优化问题。
|
1月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于GA遗传优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
该算法结合了遗传算法(GA)与分组卷积神经网络(GroupCNN),利用GA优化GroupCNN的网络结构和超参数,提升时间序列预测精度与效率。遗传算法通过模拟自然选择过程中的选择、交叉和变异操作寻找最优解;分组卷积则有效减少了计算成本和参数数量。本项目使用MATLAB2022A实现,并提供完整代码及视频教程。注意:展示图含水印,完整程序运行无水印。
|
2月前
|
算法 BI Serverless
基于鱼群算法的散热片形状优化matlab仿真
本研究利用浴盆曲线模拟空隙外形,并通过鱼群算法(FSA)优化浴盆曲线参数,以获得最佳孔隙度值及对应的R值。FSA通过模拟鱼群的聚群、避障和觅食行为,实现高效全局搜索。具体步骤包括初始化鱼群、计算适应度值、更新位置及判断终止条件。最终确定散热片的最佳形状参数。仿真结果显示该方法能显著提高优化效率。相关代码使用MATLAB 2022a实现。
|
3月前
|
安全
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
本文介绍了2023年高教社杯数学建模竞赛D题的圈养湖羊空间利用率问题,包括问题分析、数学模型建立和MATLAB代码实现,旨在优化养殖场的生产计划和空间利用效率。
198 6
【2023高教社杯】D题 圈养湖羊的空间利用率 问题分析、数学模型及MATLAB代码
|
2月前
|
资源调度 算法
基于迭代扩展卡尔曼滤波算法的倒立摆控制系统matlab仿真
本课题研究基于迭代扩展卡尔曼滤波算法的倒立摆控制系统,并对比UKF、EKF、迭代UKF和迭代EKF的控制效果。倒立摆作为典型的非线性系统,适用于评估不同滤波方法的性能。UKF采用无迹变换逼近非线性函数,避免了EKF中的截断误差;EKF则通过泰勒级数展开近似非线性函数;迭代EKF和迭代UKF通过多次迭代提高状态估计精度。系统使用MATLAB 2022a进行仿真和分析,结果显示UKF和迭代UKF在非线性强的系统中表现更佳,但计算复杂度较高;EKF和迭代EKF则更适合维数较高或计算受限的场景。
|
3月前
|
存储 算法 搜索推荐
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
本文提供了2022年华为杯数学建模竞赛B题的详细方案和MATLAB代码实现,包括方形件组批优化问题和排样优化问题,以及相关数学模型的建立和求解方法。
128 3
【2022年华为杯数学建模】B题 方形件组批优化问题 方案及MATLAB代码实现
|
2月前
|
机器学习/深度学习 算法 数据安全/隐私保护
基于PSO粒子群优化的GroupCNN分组卷积网络时间序列预测算法matlab仿真
本项目展示了一种结合粒子群优化(PSO)与分组卷积神经网络(GroupCNN)的时间序列预测算法。该算法通过PSO寻找最优网络结构和超参数,提高预测准确性与效率。软件基于MATLAB 2022a,提供完整代码及详细中文注释,并附带操作步骤视频。分组卷积有效降低了计算成本,而PSO则智能调整网络参数。此方法特别适用于金融市场预测和天气预报等场景。
|
3月前
|
数据采集 存储 移动开发
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
本文介绍了2023年五一杯数学建模竞赛B题的解题方法,详细阐述了如何通过数学建模和MATLAB编程来分析快递需求、预测运输数量、优化运输成本,并估计固定和非固定需求,提供了完整的建模方案和代码实现。
90 0
【2023五一杯数学建模】 B题 快递需求分析问题 建模方案及MATLAB实现代码
|
6月前
|
数据安全/隐私保护
耐震时程曲线,matlab代码,自定义反应谱与地震波,优化源代码,地震波耐震时程曲线
地震波格式转换、时程转换、峰值调整、规范反应谱、计算反应谱、计算持时、生成人工波、时频域转换、数据滤波、基线校正、Arias截波、傅里叶变换、耐震时程曲线、脉冲波合成与提取、三联反应谱、地震动参数、延性反应谱、地震波缩尺、功率谱密度