基于自适应分数阶Kalman滤波的船舶视觉跟踪

摘要

为提高Kalman滤波算法的准确性和鲁棒性,提出一种基于自适应分数阶系统的Kalman滤波算法,设计状态噪声协方差选择的自适应机制,推导其数学过程.将该算法应用到船舶视觉跟踪中,选取不同河流的CCTV(Closed Circnit Television)船舶监控视频(包括不同情况下的内河船舶运动监控),针对不同船舶大小、复杂光照、不同明暗度、多船会遇和多船追越等情况进行船舶视觉跟踪.对不同分数阶下的跟踪误差和准确度进行分析,并将分数阶Kalman滤波器与整数阶滤波器相比,说明其具有更宽的参数选择范围和更高的跟踪精度.研究结果表明:与分数Kalman滤波和Kalman滤波相比,该自适应分数Kalman算法具有更小的中心位置误差和更好的跟踪精度,能很好地避免跟踪器的漂移效应,具有较强的鲁棒性和准确性.