樹人征稿淺析改進的MHT算法

　　本篇文章是由《計算機與網絡》發(fā)表的一篇電子論文，(半月刊)創(chuàng)刊于1975年，由信息產業(yè)部電子無線通信專業(yè)情報網主辦。本刊辦刊宗旨為認真貫徹執(zhí)行國家對科技期刊制定的有關政策和法規(guī)，堅持本刊的電子技術類科技期刊屬性，充分發(fā)揮本刊科技信息載體的作用，堅持立足IT業(yè)，以信息網絡為中心。

　　1引言

　　隨著CCD成像技術的應用，得到的數字圖像一般包括視場內所有目標和背景，使得圖像的復雜性和隨機性增加，經目標分割提取的目標塊就會增加，因此需要跟蹤系統(tǒng)在高雜波的環(huán)境中具有較強的跟蹤能力、較強的消除虛警能力。1978年，DonaldB.Reid最先提出了一種在高雜波背景中跟蹤多個目標的多假設跟蹤算法(MHT)，此算法根據幀間數據匹配形成所有可能的軌跡，并構造假設對軌跡進行分析評價。雖然MHT算法給多目標跟蹤帶來了希望，但是MHT算法所產生的假設數目隨著虛警量、目標數以及所處理的數據幀數呈指數關系，它的計算量使得MHT算法在實時跟蹤處理中不大可能實現。近年來，國內外許多學者對MHT算法提出了改進，其中休斯公司提出并測試了一種新的MHT算法，被稱作是結構化分支多假設跟蹤SB/MHT(strueturedBranehingMHT)。SB/MHT和MHT相比，大大降低了計算量，提供了一種在高虛警率情況下，保持相當數t的假設的軌跡，增加了在專用計算機上實時處理的可能性。本文在此研究基礎上進行了新的改進和簡化，并利用現有計算機系統(tǒng)用軟件實現了算法，處理速度達到25c/s，在工程實踐中取得了良好的效果。

　　2SB/MHT算法原理

　　SB/MHT算法對MHT算法改進后，計算量顯著降低，其流程如圖1所示。SB/MHT算法先構造目標軌跡，然后根據目標軌跡處在不同狀態(tài)的幾率來構造不同的假設，隨著探測時間的推移，SB/MHT可以獲得并處理越來越多的潛目標數據，因此可以刪除不太可能的假設，而只保留一個最接近真實情況的假設.決定哪一個假設是最后需要的，直接方法就是比較所有的假設的概率值。但在高虛警的情況下，MHT的效率低下，因為在多數情況下，幾乎所有的假設都是由虛普組成的。急劇爆炸的假設數量，使得這種算法失去了實時應用的可能性，而改進的SB/MHT算法可以大大減小算法的計算量。

　　3改進的MHT算法及其在工程上的應用

　　圖2為改進的MHT算法流程圖。整個處理分成內外兩大循環(huán)，內部循環(huán)只是外部循環(huán)的軌跡初始化階段，而外部循環(huán)根據已得到初步確認的軌跡來構造假設并刪除假設，最后刪除那些不屬于任何保留下來的假設的軌跡。這樣通過減少初步確認軌跡的數量，假設構造的數盆得以大大減少。

　　3.1軌跡預側

　　軌跡預測是用一個標準的Kalman濾波模型來估值和預測，它是一個線性、無偏、最小方差統(tǒng)計估值方法。首先列出目標運動的狀態(tài)方程及系統(tǒng)測量方程，然后根據初始條件購t目標狀態(tài)的預測估值方程及濾波估值方程，進而組成Kalman濾波器。

　　3.2潛目標與軌跡數據關聯

　　潛目標與軌跡數據關聯是通過計算潛目標狀態(tài)值與預測的目標狀態(tài)值之間的歸一化距離來進行的。提高目標測量點落人對應數據關聯門限的概率和減小數據關聯門限面積既相互矛盾又相互聯系。在實際應用中，采用自適應數據關聯門限選擇的方法，門限根據不同的情況適當的擴大或縮小，使目標跟蹤具有一定的自適應能力，可以跟蹤機動目標，并能克服目標在某些幀中丟失的情況。

　　3.3軌跡修正和軌跡工伯度修正

　　利用互相靠近的交叉目標和兩條軌跡分別相關，

　　4結論

　　本文提出了一種在SB/MHT基礎上改進的MHT算法，結合應用環(huán)境，簡化了運算，提高了運算速度，并用軟件實現了算法，處理速度可達25c/s，在工程實踐中取得了良好的應用效果，實踐表明該算法是有效的。

　　參考文獻

　　[1〕吳晗平.軍用紅外目標圖像識別跟蹤系統(tǒng)的現狀與研究[Jj.現代防御技術，1996，5.

　　[2] 王家兵，程詠梅一種機動目標的PMHT限蹤算法[J].計算機側t與控制，2006，9.