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基于多激光雷达的行人目标跟踪

作　者: 罗赞丰
导　师: 项志宇
学　校: 浙江大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 多雷达行人跟踪运动模型脚步检测卡尔曼滤波
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 32次
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内容摘要

行人目标跟踪作为一项重要的基础性技术,在安防监控、客流统计等诸多场合有着极为重要的应用价值。当前,基于计算机视觉的行人目标跟踪已经发展得比较成熟,在很多场合也得到了有效的应用。然而基于视觉传感器的目标跟踪方法也存在着很多固有缺陷,如算法受光照影响较大、图象成像过程中深度信息的丢失、算法复杂度高等,使得在如遮挡、夜间等情况下的使用效果不令人满意。作为一种有效的距离传感器,激光雷达能够直接获取环境的三维信息,而且工作基本不受环境光照的影响,因此近年来激光雷达在机器人导航、行人检测等领域得到了广泛的应用。本文设计了一个基于多激光雷达系统的行人目标跟踪方法。将多台单线激光雷达合理分布在大范围的场景中,雷达激光扫描平面设置在行人脚踝位置以获得行人脚步的位置数据,对环境信息进行采集；通过多传感器联合标定将所有雷达数据融合到一个统一的坐标系下；利用行人行走时双脚的运动规律建立行人运动模型,最终利用卡尔曼滤波器实现对行人的实时跟踪。根据所提出的方法,本文构造了实际的实验系统。系统以两台激光雷达为传感器,分别在走廊、门厅等相关场合采集了多人的运动数据进行实验。实验结果表明,多激光雷达系统能够实现多人的同时跟踪,在目标遮挡情况下的跟踪效果良好,基本达到了预定的效果。和基于视觉的行人跟踪方法相比,本文所提出的基于多激光雷达的方法具有不受环境光照影响,处理算法相对简单,目标跟踪稳定可靠的优点,更适合在人流密集的场合应用,具有很好的应用前景。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目次  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  10-14
    1.2.1 基于视觉的行人跟踪  10-12
    1.2.2 基于激光雷达的行人跟踪  12-14
  1.3 课题的技术路线和主要内容  14-16
第二章多激光雷达系统构成及标定  16-25
  2.1 多激光雷达系统的布置  16-19
    2.1.1 系统连接  16-17
    2.1.2 激光雷达扫描平面安装高度的考虑  17-19
  2.2 多雷达标定  19-23
  2.3 本章小结  23-25
第三章行人的检测与跟踪  25-42
  3.1 算法总体框架  25
  3.2 背景提取  25-26
  3.3 数据融合  26-29
    3.3.1 标定转换  27-28
    3.3.2 前景点的聚类  28-29
  3.4 行人检测  29-31
    3.4.1 脚步配对  30-31
    3.4.2 航迹初始化  31
  3.5 行人运动模型  31-35
    3.5.1 建模  31-33
    3.5.2 模型参数设置  33-35
  3.6 行人跟踪  35-40
    3.6.1 适合于跟踪应用的几种滤波器  35-37
      (1) 卡尔曼滤波  35-36
      (2) 扩展的卡尔曼滤波(EKF)  36
      (3) 粒子滤波(PF)  36-37
      (4) UKF  37
    3.6.2 卡尔曼滤波  37-39
    3.6.3 加速度和速度的更新  39-40
  3.7 本章小结  40-42
第四章实验结果与分析  42-51
  4.1 实验设计  42-43
  4.2 长廊环境  43-47
  4.3 大厅环境  47-50
  4.4 人流统计和跟踪实验总结  50-51
第五章总结和展望  51-53
  5.1 总结  51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-56
在学期间所取得的科研成果  56

基于多激光雷达的行人目标跟踪

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