無人機對船舶目標的改進CamShift跟蹤算法研究

(上海海事大學 信息工程學院，上海 201306)

引 言

隨著無人機技術的飛速發展，應用目標跟蹤技術對于無人機平臺而言已成為該技術發展的必然趨勢。而無人機在水域的檢測巡查功能也隨著我國航運業的大力發展越來越受到青睞。我國海上航運和內河航運都十分發達，其中后者由于航道蜿蜒曲折、航線錯綜復雜等原因會出現很多視覺盲區，這加大了船舶的航行風險，所以應用無人機加強對內河流域船舶的跟蹤巡查越來越得到廣泛應用。目前無人機通常有4種常用的目標跟蹤方法，其優缺點如下：

① 卡爾曼濾波方法簡單，易于實現，具有良好的實時性,對類似的目標干擾和目標遮擋干擾非常有效[1]。然而，忽略非線性泰勒展開的高階項，導致估計誤差較大,初始狀態很難確定。如果初始狀態由誤差確定，則濾波器將發散,當執行長期跟蹤時，會發生顯著的誤差累積。

② Camshift算法計算簡單，計算量較少且速度快，因為Camshift的本質就是局部檢測，在局部里檢測“密度”最大的位置[2]。Camshift的優點有時候也正是其缺點，因為其簡單，所以對于復雜背景或者紋理豐富的物體跟蹤效果較差。因為Camshift是對直方圖反投影所形成的二值圖像進行處理的，如果背景較為復雜或者物體的紋理較為豐富，那么此二值圖像的噪聲就很多，這將直接干擾Camshift對物體位置的判斷。

③ 粒子濾波法可以應用于任意非線性、非高斯系統，對相似目標干擾和目標遮擋干擾的魯棒性強。但是只有使用大量的樣本數據才能達到較好的跟蹤效果，這樣一來，必將導致算法的復雜化，從而導致粒子退化，時間一長跟蹤時就會有顯著的誤差累積現象。……