專利名稱：基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及激光掃描技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
激光測(cè)距在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。激光測(cè)距的原理是激光頭發(fā)射激光束，激光束遇到障礙物時(shí)被反射回來(lái)，激光頭接收被反射的激光束，通過(guò)計(jì)算激光頭從發(fā)射到接收激光束的時(shí)間差，并將該時(shí)間差乘以光速再除以2，即得到了激光頭到障礙物的距離。激光掃描測(cè)距的原理是在激光掃描儀中有一面高速旋轉(zhuǎn)的鏡片，激光頭先將激光束打到鏡片上再折射出去，通過(guò)鏡片的旋轉(zhuǎn)可以調(diào)整激光束的發(fā)射角度，通過(guò)發(fā)射角度可以將距離值換算成坐標(biāo)點(diǎn)，并且可以通過(guò)調(diào)整鏡片的旋轉(zhuǎn)速度及范圍控制激光掃描的范圍、采樣密度和幀率。激光測(cè)距還有如下特性通過(guò)測(cè)量被障礙物反射的光束來(lái)測(cè)距，因而測(cè)距效果受障礙物的表面材質(zhì)影響，比如黑色物體的反射率低，鏡面反射、亂反射等無(wú)法測(cè)距。
圖1是利用多臺(tái)激光掃描儀進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，多臺(tái)激光掃描儀被設(shè)置于交叉口路邊，圖1中畫出了兩臺(tái)激光掃描儀分為1和2。每臺(tái)激光掃描儀都為線掃描激光掃描儀，也就是鏡片圍繞一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向固定為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，測(cè)量到的距離值可轉(zhuǎn)換為二維坐標(biāo)上的點(diǎn)，這里稱為激光點(diǎn)，激光掃描儀可以在一幀內(nèi)得到一系列的激光點(diǎn)。激光掃描儀的參數(shù)如下掃描范圍180度，采樣密度0.5度/點(diǎn)，37Hz(每秒37幀)，最大測(cè)距范圍60m。激光掃描儀1和2被設(shè)置于路邊進(jìn)行水平掃描，在距離路面一定高度(如40cm)的水平面覆蓋對(duì)象測(cè)量區(qū)域。激光掃描儀1和2通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送給服務(wù)器。服務(wù)器將不同激光掃描儀的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)時(shí)鐘同步及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，即將同一時(shí)刻測(cè)量到的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)，并統(tǒng)合到全局坐標(biāo)系中。這樣的融合數(shù)據(jù)可以測(cè)量到移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓。
如圖1所示，在每個(gè)時(shí)刻，激光掃描儀1和2將掃描到的移動(dòng)目標(biāo)汽車、自行車、人的激光點(diǎn)發(fā)送到服務(wù)器，如在圖1中，黑色實(shí)心點(diǎn)為激光掃描儀1測(cè)量到的激光點(diǎn)，黑色點(diǎn)心點(diǎn)為激光掃描儀2測(cè)量到的激光點(diǎn)?？梢钥闯?，在某個(gè)時(shí)刻由于遮擋等原因，行人只能被激光掃描儀2掃描到，而自行車只能被激光掃描儀1掃描到。一臺(tái)激光掃描儀只能觀測(cè)到移動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)或部分側(cè)面，通過(guò)多個(gè)激光掃描儀的掃描數(shù)據(jù)的融合，可以測(cè)量到移動(dòng)目標(biāo)的四周，從而可以有效地提高目標(biāo)物識(shí)別及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析的精度。不同激光掃描儀測(cè)量的數(shù)據(jù)被發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器將不同激光掃描儀在同一時(shí)刻測(cè)量到的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)，并統(tǒng)合到全局坐標(biāo)系中進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，這樣的融合數(shù)據(jù)可以測(cè)量到移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓；同時(shí)，掃描幀率約30Hz，可以捕捉快速的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。
激光掃描數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是所測(cè)量的激光點(diǎn)是有順序的。圖2是激光掃描儀逆時(shí)針掃描時(shí)對(duì)汽車的測(cè)量點(diǎn)示意圖。如圖2所示，s表示激光掃描儀對(duì)汽車測(cè)量到的第一個(gè)點(diǎn)，e是最后一個(gè)點(diǎn)，c是拐點(diǎn)，通過(guò)激光點(diǎn)序列，可以計(jì)算出表示汽車側(cè)面的線段。這樣的線段是有方向性的，比如沿著該線段從后測(cè)點(diǎn)到先測(cè)點(diǎn)定義方向向量，如圖2中的u1和u2?？梢?jiàn)這樣的定義，不管激光掃描儀放在什么位置方向，各側(cè)面的方向向量是唯一的。
圖3是圖1所示的交通數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)的工作流程示意圖。如圖3所示，在由n個(gè)(n為大于2的自然數(shù))激光掃描儀組成的傳感器端，每個(gè)激光掃描儀都測(cè)量數(shù)據(jù)，并且傳感器端的處理還包括對(duì)于每臺(tái)激光掃描儀的一幀測(cè)量數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)背景差分，可以檢測(cè)移動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)；根據(jù)近鄰法將空間中具有連續(xù)性的激光點(diǎn)聚為一類，并對(duì)聚類進(jìn)行特征量提取。提取聚類的特征量是現(xiàn)有技術(shù)，但是為了后續(xù)的記敘方便，這里介紹進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹 (1)對(duì)每一個(gè)激光點(diǎn)的聚類進(jìn)行KL變換(一種常見(jiàn)的軸的檢測(cè)方法)，計(jì)算出該激光點(diǎn)聚類的分布特性是點(diǎn)(0軸)，線(1軸)，還是面(2軸)。如圖4所示，圖4是聚類的三種分布模式示意圖。
(2)對(duì)圖4所示的三種分布模式，分別用長(zhǎng)方形(根據(jù)測(cè)量精度可拓展成其他形狀，比如用菱形代表自行車等)的輪廓進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配并提取特征量，如圖5所示。圖5是對(duì)圖4所示的聚類的三種分布模式進(jìn)行特征量提取的示意圖。參見(jiàn)圖5，其中 圖(a)是對(duì)2軸聚類的特征量提取，點(diǎn)s為該聚類最初測(cè)量到的激光點(diǎn)，點(diǎn)e為該聚類最后測(cè)量到的激光點(diǎn)，點(diǎn)c為該聚類的拐點(diǎn)。定義u1(軸1)為e至c的方向向量，其長(zhǎng)度len1為點(diǎn)e到點(diǎn)c之間的長(zhǎng)度；定義u2(軸2)為c至s的方向向量，其長(zhǎng)度len2為點(diǎn)c到點(diǎn)s之間的長(zhǎng)度； 圖(b)是對(duì)1軸聚類的特征量提取，點(diǎn)s為該聚類最初測(cè)量到的激光點(diǎn)，點(diǎn)e為該聚類最后測(cè)量到的激光點(diǎn)。定義u1(軸1)為e至s的方向向量，其長(zhǎng)度len1為點(diǎn)e到點(diǎn)s之間的長(zhǎng)度； 圖(c)是對(duì)0軸聚類的特征量提取，點(diǎn)s為該聚類最初測(cè)量到的激光點(diǎn)，點(diǎn)e為該聚類最后測(cè)量到的激光點(diǎn)。定義中心點(diǎn)p以及長(zhǎng)度參數(shù)len1，len1為點(diǎn)e到點(diǎn)s之間的長(zhǎng)度。
如圖3所示，服務(wù)器端的數(shù)據(jù)處理包括 1.融合數(shù)據(jù)的生成。即將多臺(tái)掃描儀造同一時(shí)刻測(cè)量到的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)，統(tǒng)合到全局坐標(biāo)中，生成該時(shí)刻的一幀融合數(shù)據(jù)。這里統(tǒng)合到全局坐標(biāo)時(shí)需要進(jìn)行時(shí)鐘同步以及坐標(biāo)系配準(zhǔn)。
2.移動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)的組合。即在一幀融合數(shù)據(jù)中，將同一移動(dòng)目標(biāo)的聚類組合起來(lái)，生成該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
3.在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中，跟蹤匹配同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并更新該移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量。
4.將移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行分類，如分類為人、自行車和汽車等。對(duì)檢測(cè)跟蹤到的移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。
但是，服務(wù)器端的數(shù)據(jù)處理并不是那么簡(jiǎn)單。其中第3步驟的在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中跟蹤匹配同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)尤其困難。而在不同時(shí)刻的融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中找到同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)是計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的前提。
目前，一般是利用時(shí)空間距離以及形狀的匹配，在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中找到同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。但是由于遮擋、反射特性等原因，相鄰幀的同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)在形狀上可能會(huì)出現(xiàn)很大的不同，距離也會(huì)出現(xiàn)很大的情況。此時(shí)根據(jù)利用時(shí)空間距離以及形狀的匹配很難將同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)找出來(lái)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了兩種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法及系統(tǒng)，本發(fā)明的技術(shù)方案能夠在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中準(zhǔn)確地跟蹤匹配移動(dòng)目標(biāo)。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，該方法包括 對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)； 對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值； 對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向； 如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于多臺(tái)激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法， 預(yù)先定義移動(dòng)目標(biāo)的多邊形平面輪廓模型，該平面輪廓模型包括如下參量與多邊形的各邊對(duì)應(yīng)的方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；其中所有方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)； 定義移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型，該觀測(cè)模型包括如下的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)； 定義移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)模型，該狀態(tài)模型包括如下的狀態(tài)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向； 該方法包括 對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，對(duì)該幀融合數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類；在所有聚類中，對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的方向向量匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)； 對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，獲得該組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量； 對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值； 對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)參量，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量； 如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，對(duì)于每個(gè)剩余組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)融合模塊和跟蹤模塊； 所述數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊； 所述跟蹤模塊，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)， 預(yù)先定義移動(dòng)目標(biāo)的多邊形平面輪廓模型，該平面輪廓模型包括如下參量與多邊形的各邊對(duì)應(yīng)的方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；其中所有方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)；定義移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型，該觀測(cè)模型包括如下的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；定義移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)模型，該狀態(tài)模型包括如下的狀態(tài)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向； 該系統(tǒng)包括聚類模塊、數(shù)據(jù)融合模塊和跟蹤模塊，其中， 所述聚類模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，對(duì)該幀融合數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類，將聚類結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)融合模塊； 所述數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中所有聚類中，對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的方向向量匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊； 所述跟蹤模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，獲得該組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)參量，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，對(duì)于每個(gè)剩余組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明這種對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀中，一個(gè)由多個(gè)聚類組成的組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)；對(duì)于所述時(shí)序列中的第0幀，將其中所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述時(shí)序列中的第k-1幀中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向的技術(shù)方案，能夠在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中準(zhǔn)確地跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。



圖1是利用多臺(tái)激光掃描儀進(jìn)行交通數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)的示意圖； 圖2是激光掃描儀逆時(shí)針掃描時(shí)對(duì)汽車的測(cè)量點(diǎn)示意圖； 圖3是圖1所示的交通數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)的工作流程示意圖 圖4是聚類的三種分布模式示意圖； 圖5是對(duì)圖4所示的聚類的三種分布模式進(jìn)行特征量提取的示意圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法的流程圖； 圖7是本發(fā)明對(duì)多臺(tái)激光掃描儀對(duì)同一移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的示意圖； 圖8是本發(fā)明中平面輪廓為長(zhǎng)方形的移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型定義示意圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于多激光掃描儀的數(shù)據(jù)融合的處理流程圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的將聚類生成組合的流程圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例提供的將聚類加到一個(gè)已有組合中生成一個(gè)新組合的流程圖； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例提供的確定新生成的組合是否可信的流程圖； 圖13是本發(fā)明實(shí)施例中的基于多臺(tái)激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法的又一實(shí)施例框圖； 圖14是本發(fā)明實(shí)施例中判斷當(dāng)前幀中是否存在上一幀中的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的方法的流程圖； 圖15是第k-1幀中的指定移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的組合中的聚類在第k幀中對(duì)應(yīng)聚類屬于兩個(gè)組合的一個(gè)示意圖； 圖16是本發(fā)明實(shí)施例中觀測(cè)數(shù)據(jù)的三種情況示意圖； 圖17是本發(fā)明實(shí)施例中訓(xùn)練得到的特征量len1的似然函數(shù)示意圖； 圖18是本發(fā)明一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的第一實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)框圖； 圖19是本發(fā)明一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的第二實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施例方式 圖6是本發(fā)明實(shí)施例一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法的流程圖。如圖6所示，該方法包括以下步驟 步驟601，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，且一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)。
本步驟中可以利用現(xiàn)有技術(shù)中的近鄰法將具有指定聯(lián)系(這里指距離相近)的聚類并合為一個(gè)組合。
步驟602，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
步驟603，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向。
在本步驟中，對(duì)于第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合具體可以為 對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；這里根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類的方法是現(xiàn)有技術(shù)； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合，是則，合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，否則，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
其中，所述從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合包括根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；將所述預(yù)測(cè)出的組合與所述兩個(gè)以上組合一一進(jìn)行比較，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)與所述預(yù)測(cè)出的組合距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
步驟604，如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
可以看出，根據(jù)上述圖6所示的方法，可以跟蹤匹配激光掃描儀測(cè)量范圍內(nèi)的移動(dòng)目標(biāo)。
但是在圖6所示方法的步驟601中，利用現(xiàn)有技術(shù)中的近鄰法將具有指定聯(lián)系的聚類并合為一個(gè)組合的方案存在如下缺陷在遮擋、反射嚴(yán)重的情況下，屬于同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)離得較遠(yuǎn)，則根據(jù)距離判別組合的結(jié)果使得一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的聚類被分成多個(gè)組合；在多個(gè)移動(dòng)目標(biāo)之間的距離很近時(shí)，根據(jù)距離很容易將他們的聚類組合起來(lái)，作為一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的組合。為此本發(fā)明還進(jìn)一步給出了基于形狀模型的聚類組合方案，以及結(jié)合該組合方案和圖6所示方案的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法。在下面的實(shí)施例對(duì)該方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
本發(fā)明接下來(lái)的實(shí)施例的核心思想是定義移動(dòng)目標(biāo)的形狀模型；在一幀融合數(shù)據(jù)中，組合來(lái)自不同激光掃描儀的對(duì)同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)聚類，并根據(jù)觀測(cè)模型生成移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)；在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中，根據(jù)當(dāng)前幀的上一幀融合數(shù)據(jù)中的各移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)數(shù)據(jù)以及當(dāng)前幀融合數(shù)據(jù)中的各移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，生成當(dāng)前幀融合數(shù)據(jù)中的各移動(dòng)目標(biāo)的與狀態(tài)模型對(duì)應(yīng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)；其中，移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型和狀態(tài)模型中均利用了形狀模型的定義。
從圖2可知測(cè)量到的激光點(diǎn)是有順序的。且對(duì)屬于同一移動(dòng)目標(biāo)的聚類進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)所有聚類的方向向量構(gòu)成了一個(gè)逆時(shí)針的環(huán)。此外多臺(tái)掃描儀對(duì)同一移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)還有其他的共同點(diǎn)。
圖7是本發(fā)明對(duì)多臺(tái)激光掃描儀對(duì)同一移動(dòng)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的示意圖。如圖7所示，移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓用長(zhǎng)方形表示(在本發(fā)明的其他實(shí)施例中也可以用其他的多邊形表示移動(dòng)目標(biāo)的輪廓，如菱形等)，長(zhǎng)方形的各邊代表移動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)側(cè)面，對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)方形的各個(gè)邊以逆時(shí)針的順序定義一組方向向量v1、v2、v3和v4。激光掃描儀1、2和3測(cè)量到的該移動(dòng)目標(biāo)的激光點(diǎn)分別用空心圓，灰色實(shí)心圓和黑色實(shí)心圓表示。
從圖7可以看出不管激光掃描儀放置于什么位置方向，其測(cè)量到的方向向量u和對(duì)應(yīng)邊的vi(i＝1、2、3或4)在不計(jì)誤差的情況下是一樣的。將u和v1、v2、v3和v4進(jìn)行匹配，可知測(cè)量到的是移動(dòng)目標(biāo)的哪個(gè)側(cè)面。如果知道移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)方向是dv，則定義v1＝dv，v2、v3和v4順次逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，則v1、v2、v3和v4分別代表移動(dòng)目標(biāo)的右、前、左、后側(cè)面。通過(guò)將u和vi的匹配，可以把u和移動(dòng)目標(biāo)的側(cè)面聯(lián)系起來(lái)，從而減少錯(cuò)誤的匹配。
并且可以推知當(dāng)有多臺(tái)激光掃描儀對(duì)同一目標(biāo)掃描時(shí)，設(shè)目標(biāo)共有n(n為正整數(shù))個(gè)側(cè)面，則當(dāng)該目標(biāo)的n個(gè)側(cè)面都被激光掃描儀掃描到時(shí)，所有激光掃描儀掃描到的方向向量會(huì)構(gòu)成一個(gè)有向閉合的輪廓，該閉合的輪廓即為目標(biāo)的平面輪廓；而當(dāng)該目標(biāo)只有部分側(cè)面被激光掃描儀掃描到時(shí)，則激光掃描儀掃描到的每個(gè)方向向量分別與目標(biāo)的平面輪廓中的一個(gè)有向邊匹配。
根據(jù)上述移動(dòng)目標(biāo)的聚類的特性，本發(fā)明中，預(yù)先定義一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型，對(duì)于每幀掃描數(shù)據(jù)，對(duì)該幀掃描數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類，對(duì)于相互距離小于預(yù)設(shè)值的每組聚類，若所有聚類的方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型匹配，則將該組聚類組合為一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)。
在實(shí)際中，移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型可以定義為一個(gè)有向n邊形(n為正整數(shù))，n邊形的各條邊為有向邊，各條邊的方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)。若一個(gè)聚類的某條軸與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的某條有向邊匹配，則稱該軸為該有向邊的支撐向量。
根據(jù)上述n邊形平面輪廓模型的定義，給出n＝4時(shí)的長(zhǎng)方形平面輪廓模型的具體定義(需要說(shuō)明的是根據(jù)測(cè)量精度可拓展成其他的多邊形形狀，如菱形等)，參見(jiàn)圖8。
圖8是本發(fā)明中平面輪廓為長(zhǎng)方形的移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型定義示意圖。參見(jiàn)圖8，移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓用長(zhǎng)方形表示，長(zhǎng)方形的每個(gè)邊代表移動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)側(cè)面，則平面輪廓模型包括以下參量 1、方向向量對(duì)應(yīng)于長(zhǎng)方形的各個(gè)邊，以逆時(shí)針的順序定義一組方向向量，分別為v1、v2、v3和v4； 2、支撐向量如果從測(cè)量數(shù)據(jù)中抽取出的方向向量u與某個(gè)vi(i＝1、2、3或4)在一定的誤差范圍內(nèi)一致，則稱u為vi的支撐向量，這里分別用V_val1、V_val2、V_val3和V_val4表示與v1、v2、v3和v4對(duì)應(yīng)邊有無(wú)支撐向量； 3、長(zhǎng)度參數(shù)len1為與v1和v3對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)；len2為與v2和v4對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)； 4、中心點(diǎn)P； 5、角點(diǎn)如果有一對(duì)相鄰邊有支撐向量(即V_val1&&V_val2‖V_val2&&V_val3‖V_val3&&V_val4‖V_val4&&V_val1)，則該相鄰邊的交點(diǎn)c為角點(diǎn)，這里用C_val表示是否存在有效角點(diǎn)。
本發(fā)明中，在一幀融合數(shù)據(jù)中，組合來(lái)自不同激光掃描儀的對(duì)同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)聚類，并根據(jù)觀測(cè)模型生成移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。本發(fā)明定義的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型包括以下參量 -平面輪廓模型中包括的所有參量(例如形狀模型是長(zhǎng)方形時(shí)包括如圖7所示的方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)和角點(diǎn))； -與各分類的似然度參數(shù)λc(c＝0，...，n)；其中，n為分類的個(gè)數(shù)；在本發(fā)明實(shí)施例中，將移動(dòng)目標(biāo)分為以下5類0表示行人、1表示自行車、2表示普通乘用汽車、3表示大型車，4表示其他(如人群等)，則n＝4，且λ0+λ1+λ2+λ3+λ4＝1。
在本發(fā)明實(shí)施例中，可以利用現(xiàn)有的近鄰法對(duì)一幀融合數(shù)據(jù)中的同一移動(dòng)目標(biāo)的數(shù)據(jù)聚類進(jìn)行組合，并對(duì)每一個(gè)組合根據(jù)現(xiàn)有的方式評(píng)價(jià)其與各分類的似然度，得到該組合(即移動(dòng)目標(biāo))的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明中，在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中，跟蹤匹配同一移動(dòng)目標(biāo)時(shí)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)更新該移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)數(shù)據(jù)。本發(fā)明定義的移動(dòng)目標(biāo)在k時(shí)刻的狀態(tài)模型包括以下參量 -平面輪廓模型中包括的所有參量(例如平面輪廓模型是長(zhǎng)方形時(shí)包括如圖7所示的方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)和角點(diǎn))； -運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向； -分類識(shí)別判定參數(shù)其中c＝0，...，n，且為正規(guī)化參數(shù)。
在本發(fā)明實(shí)施例中，用g開(kāi)頭的字符表示觀測(cè)模型中的參量，用t開(kāi)頭的字符表示狀態(tài)模型中的參量。
根據(jù)上述模型的定義，接下來(lái)依次給出本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)圖3中所示的服務(wù)器端的處理流程的方案 一、融合數(shù)據(jù)的生成 融合數(shù)據(jù)的生成關(guān)鍵在于坐標(biāo)系的匹配和時(shí)鐘的同步，本發(fā)明實(shí)施例中利用現(xiàn)有的手段使坐標(biāo)系匹配且時(shí)鐘同步，且誤差在可容忍的范圍內(nèi)。
將多臺(tái)激光掃描儀在同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)抽取出來(lái)，統(tǒng)合到全局坐標(biāo)系中，得到融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列。
二、移動(dòng)目標(biāo)數(shù)據(jù)的組合 圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于多臺(tái)激光掃描儀的數(shù)據(jù)融合的處理流程圖，如圖9所示，其具體步驟如下 步驟901對(duì)于每幀掃描數(shù)據(jù)，對(duì)該幀數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類，然后對(duì)每個(gè)聚類進(jìn)行KL變換，確定該聚類中的激光點(diǎn)陣的分布是點(diǎn)(0軸)、線(1軸)還是面(2軸)。
步驟902根據(jù)每個(gè)聚類的激光點(diǎn)陣分布，對(duì)每個(gè)聚類分別用長(zhǎng)方形輪廓進(jìn)行匹配。
步驟901、902可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
步驟903在所有聚類中尋找一個(gè)未被組合的聚類ci。
i為正整數(shù)，表示聚類的序號(hào)。
步驟904在ci的近鄰中找到一個(gè)組合gj。
j為正整數(shù)，表示組合的序號(hào)。
這里，可預(yù)先設(shè)定一個(gè)直徑d，本步驟中，在ci的直徑d范圍內(nèi)，按照與ci的距離的由近及遠(yuǎn)，依次尋找組合gj。d的取值可由經(jīng)驗(yàn)確定，也可通過(guò)對(duì)大量的樣本學(xué)習(xí)確定，或者由二者共同確定。
步驟905將ci加到組合gj中，生成一個(gè)新的組合gj’。
步驟906判斷gj’是否可信，若是，執(zhí)行步驟910；否則，執(zhí)行步驟907。
步驟907廢棄gj’。
步驟908判斷是否ci的近鄰中的所有組合都已被尋找到，若是，執(zhí)行步驟909；否則，返回步驟904。
步驟909為ci生成一個(gè)新的組合gk，轉(zhuǎn)至步驟911。
k為正整數(shù)，表示組合的序號(hào)。
步驟910用gj’更新gj。
步驟911判斷是否所有聚類都已被組合過(guò)，若是，本流程結(jié)束；否則，返回步驟903。
每個(gè)組合即代表一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)。
在上述步驟909中提到了為一個(gè)聚類ci生成一個(gè)組合gk的處理，圖10給出了本發(fā)明實(shí)施例提供的將一個(gè)或兩個(gè)以上聚類生成組合的流程圖，如圖10所示，其具體步驟如下 步驟1001在要組合的所有聚類中抽出一條最長(zhǎng)軸，定義該最長(zhǎng)軸為v1，將v1按照逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度，分別得到v2、v3、v4。
從聚類中抽出一條軸的處理可由現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。
總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓為n邊形時(shí)，則將v1按照順時(shí)針或逆時(shí)針順序旋轉(zhuǎn)

度，其中，s為正整數(shù)，且從1依次取到n-1，每個(gè)s對(duì)應(yīng)n邊形的一條有向邊v(s+1)，其中，v1為n邊形的基邊，也稱起始邊。
步驟1002將所有聚類中的所有激光點(diǎn)投影到v1、v2構(gòu)成的直角坐標(biāo)系上，設(shè)激光點(diǎn)在v1上的投影長(zhǎng)度為len1，在v2上的投影長(zhǎng)度為len2，確定所有激光點(diǎn)的中心點(diǎn)p。
對(duì)所有激光點(diǎn)在v1、v2上的坐標(biāo)分別求均值，即可得到中心點(diǎn)p。
步驟1003將所有聚類中的每個(gè)方向向量um(m為正整數(shù))分別與v1、v2、v3、v4匹配，得到v1、v2、v3、v4的支撐向量。
若有um與vn(n＝1、2、3、4)匹配，則稱um為vn的支撐向量，置V_valn＝true。
步驟1004若有一對(duì)相鄰邊vx、vy，每個(gè)邊都有支撐向量，則置C_val(x，y)＝true，并將該對(duì)相鄰邊的角點(diǎn)賦于c(x，y)。其中，x，y＝1、2、3、4。
至此，組合gk已經(jīng)生成，gk的四條邊分別為v1、v2、v3、v4，其中，len1為v1、v3的邊長(zhǎng)，len2為v2、v4的邊長(zhǎng)，p為gk的中心點(diǎn)，且，V_valn＝true的vn具有支撐向量，C_val(x，y)＝True的相鄰邊vx、vy具有角點(diǎn)c(x，y)。
圖10所示流程不僅適用于將一個(gè)聚類生成一個(gè)組合的情況，也適用于將兩個(gè)以上聚類生成一個(gè)組合的情況。
圖9所示流程的步驟905中提到了將聚類ci加到組合gj中生成一個(gè)新的組合gj’的處理，圖11給出了本發(fā)明實(shí)施例提供的將一個(gè)聚類加到已有組合中生成一個(gè)新組合的流程，如圖11所示，其具體步驟如下 步驟1101從將要加到組合gj的聚類ci中依次選擇一個(gè)軸um。
m為聚類ci中的軸的序號(hào)。
步驟1102將um與gj的v1、v2、v3、v4分別進(jìn)行比較。
步驟1103判斷是否有vn(n＝1、2、3或4)與um的角度差在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，若是，執(zhí)行步驟1104；否則，執(zhí)行步驟1114。
步驟1104將um作為vn的支撐向量，V_valn＝True。
本步驟中的vn即，與um的角度差在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)的vn。若有兩個(gè)以上vn(n＝1、2、3或4)與um的角度差在預(yù)設(shè)閾值內(nèi)，則選擇與um的角度差最小的vn，um為所選擇的vn的支撐向量。
步驟1105判斷是否聚類ci的所有軸都已被選擇過(guò)，若是，執(zhí)行步驟1106；否則，返回步驟1101。
步驟1106在成為gj的邊的支撐向量的所有um中，選擇一條最長(zhǎng)的umax。
步驟1107判斷umax的長(zhǎng)度是否大于gj的最大邊長(zhǎng)，若是，執(zhí)行步驟1108；否則，執(zhí)行步驟1112。
步驟1108將umax作為v1’，將v1’按照逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度、180度、270度，分別得到v2’、v3’、v4’。
步驟1109將所有聚類(包括聚類ci和gj中的聚類)中的所有激光點(diǎn)投影到v1’、v2’構(gòu)成的直角坐標(biāo)系上，設(shè)激光點(diǎn)在v1’上的投影長(zhǎng)度為len1’，在v2’上的投影長(zhǎng)度為len2’，確定所有激光點(diǎn)的中心點(diǎn)p’。
步驟1110將所有聚類(包括聚類ci和gj中的聚類)中的每個(gè)方向向量uq(q為正整數(shù))分別與v1’、v2’、v3’、v4’匹配。
若有uq與vn’(n＝1、2、3或4)匹配，則稱uq為vn’的支撐向量，置V_valn’＝true。
步驟1111若有一對(duì)相鄰邊vx’、vy’，每個(gè)邊都有支撐向量，則置C_val(x’，y’)＝True，并將該對(duì)相鄰邊的角點(diǎn)賦于c(x’，y’)，本流程結(jié)束。
至此得到新組合gj’，gj’的四條邊分別為v1’、v2’、v3’、v4’，其中，len1’為v1’、v3’的邊長(zhǎng)，len2’為v2’、v4’的邊長(zhǎng)，p’為gj’的中心點(diǎn)，且，V_valn’＝true的vn’具有支撐向量，C_val(x’，y’)＝True的相鄰邊vx’、vy’具有角點(diǎn)c(x’，y’)。
步驟1112根據(jù)vn的相鄰邊是否具有支撐向量的情況，更新vn與其相鄰邊的角點(diǎn)c以及C_val。
步驟1113將聚類ci和組合gj中的所有激光點(diǎn)投影到v1、v2構(gòu)成的直角坐標(biāo)系上，得到v1的新邊長(zhǎng)len1’，v2的新邊長(zhǎng)len2’，并確定所有激光點(diǎn)的新中心點(diǎn)p’，本流程結(jié)束。
至此，組合gj’產(chǎn)生，gj’與gi的不同在于，len1’為v1、v3的邊長(zhǎng)，len2’為v2、v4的邊長(zhǎng)，p’為gj’的中心點(diǎn)，同時(shí)，根據(jù)步驟906vn增加新的支撐向量um，V_valn＝True；根據(jù)步驟912，vn與其相鄰邊可能具有角點(diǎn)。
步驟1114確定ci無(wú)法加到組合gj中。
執(zhí)行完本步驟1114后，要返回步驟908。
在圖9所示流程的步驟906中提到了判斷新生成的組合gj’是否可信的處理，圖12給出了確定新生成的組合是否可信的流程，如圖12所示，其具體步驟如下 步驟1201判斷新生成的組合gj’的每個(gè)軸的長(zhǎng)度(len1或者len1、len2)是否都小于預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，若是，執(zhí)行步驟1002；否則，執(zhí)行步驟1006。
例如若掃描環(huán)境為交通路口，則len1、len2的長(zhǎng)度必然小于單個(gè)車道寬，若len1、len2中有一個(gè)大于單個(gè)車道寬，則可確定新生成的組合不可信。
步驟1202對(duì)于gj’中的所有聚類中的每個(gè)激光點(diǎn)ak，確定ak所在的聚類中的軸um在gj’中對(duì)應(yīng)的邊為vn’，計(jì)算ak投影到vn’上的距離d(k)。
其中，k為gj’中的所有聚類中的激光點(diǎn)的序號(hào)。
步驟1203計(jì)算所有{d(k)}的方差Vard。
步驟1204判斷Vard是否小于預(yù)設(shè)方差，若是，執(zhí)行步驟1205；否則，執(zhí)行步驟1206。
預(yù)設(shè)方差通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)大量樣本學(xué)習(xí)得到，例如預(yù)設(shè)方差可為0.25。
步驟1205確定該新生成的組合gj’可信，本流程結(jié)束。
步驟1206確定該新生成的組合gj’不可信。
三、移動(dòng)目標(biāo)的跟蹤 本第三小節(jié)的目的是在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中，跟蹤匹配同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并更新該移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量。
根據(jù)上述第二小節(jié)的內(nèi)容可以得到任意一幀融合數(shù)據(jù)中的所有移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。這里一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)是指觀測(cè)模型中所涉及的各種觀測(cè)參量，包括方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)以及該移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度參數(shù)λc(c＝0，...，4)?；谶@一點(diǎn)給出下述的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法。
圖13是本發(fā)明實(shí)施例中的基于多臺(tái)激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法的又一實(shí)施例框圖。如圖13所示，包括以下步驟 步驟1301，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，生成該第0幀中的每一個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量。狀態(tài)參量包括方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向以及該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù) 本步驟中，對(duì)于第0幀中的每一個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，直接拷貝該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為該移動(dòng)目標(biāo)中的相應(yīng)參量(包括方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn))；將該移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)的指定值，如0；將該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)設(shè)置為 步驟1302，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1(k不等于0)幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)，更新該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量。
本步驟中，如果第k幀融合數(shù)據(jù)中不存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則可以利用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量，估計(jì)該移動(dòng)目標(biāo)在k幀中的狀態(tài)參量；如果之后的連續(xù)幾幀中，如在第k+1幀和第k+2幀中仍未發(fā)現(xiàn)該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則丟棄該移動(dòng)目標(biāo)。
步驟1303，如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的觀測(cè)數(shù)據(jù)，則將這些剩余的觀測(cè)視為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并生成這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的在第k幀中的狀態(tài)參量。
本步驟中的剩余觀測(cè)數(shù)據(jù)是指第k幀中與第k-1幀中的所有移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)以外的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
本步驟中，生成新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量為直接拷貝新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為該新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的相應(yīng)參量(包括方向向量、支撐向量、長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn))；將該新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為0；該新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù) 到此，便實(shí)現(xiàn)了在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中，跟蹤匹配同一移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并更新該移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量的目的。
在上述步驟1302中提到，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。圖14是本發(fā)明實(shí)施例中判斷當(dāng)前幀中是否存在上一幀中的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的方法的流程圖，如圖14所示，該方法包括以下步驟 步驟1401，對(duì)于第k-1幀中的一指定移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的組合中的每一個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一傳感器(即激光掃描儀)測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于同一個(gè)組合，則執(zhí)行步驟1402；如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則執(zhí)行步驟1403；如果從第k幀中沒(méi)有查找到任何對(duì)應(yīng)的聚類，則執(zhí)行步驟1406。
步驟1402，將所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)束本流程。
本步驟中還可以進(jìn)一步利用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述指定移動(dòng)目標(biāo)結(jié)合的可能性(具體參見(jiàn)后續(xù)的圖16中所描述的方案)，如果結(jié)合的可能性小于預(yù)設(shè)值，則認(rèn)為所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合不是指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
步驟403，判斷所述第k幀中的兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成一個(gè)組合，是則執(zhí)行步驟1404，否則執(zhí)行步驟1405。
步驟1404，合并所述第k幀中的兩個(gè)以上的組合，生成合并后的組合所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并將該觀測(cè)數(shù)據(jù)作為移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)束本流程。
本步驟中也可以進(jìn)一步利用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)合并后的組合所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述指定移動(dòng)目標(biāo)結(jié)合的可能性(具體參見(jiàn)后續(xù)的圖16中所描述的方案)，如果結(jié)合的可能性小于預(yù)設(shè)值，則認(rèn)為所述合并后的組合所對(duì)應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)不是指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
步驟1405，利用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)出所述第k幀中的兩個(gè)以上的組合所對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述指定移動(dòng)目標(biāo)結(jié)合的可能性，從中選擇結(jié)合可能性最高且該最高的可能性大于預(yù)設(shè)值的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。結(jié)束本流程。
本步驟中，所述兩個(gè)以上觀測(cè)數(shù)據(jù)中的未被選擇的(剩余的)觀測(cè)數(shù)據(jù)即為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，需要生成這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的在第k幀中的狀態(tài)參量。這與步驟1303中描述是一致的。
圖15是第k-1幀中的指定移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的組合中的聚類在第k幀中對(duì)應(yīng)聚類屬于兩個(gè)組合的一個(gè)示意圖。在圖15中，黑色實(shí)心圓表示移動(dòng)目標(biāo)，虛線空心圓表示組合，實(shí)線空心圓表示聚類，LD1、LD2和LD3分別表示不同的激光掃描儀。
步驟1406，第k幀中不存在指定移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。
到此，便完成了判斷當(dāng)前的第k幀中是否存在上一幀中的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)的過(guò)程。
在上述的步驟1404中提到合并所述第k幀中的兩個(gè)以上的組合，即需要將一個(gè)組合加入到另一組合。在本發(fā)明實(shí)施例中將一個(gè)組合加入到另一組合的方法與圖11中所述的將聚類加入到組合中的方法類似，這里進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明，假設(shè)兩個(gè)組合分別為組合A和組合B 從組合A中抽取出最長(zhǎng)軸ua與組合B的各方向向量v1、v2、v3和v4進(jìn)行比較，如果ua與v1、v2、v3和v4中的任一個(gè)匹配成功，則組合A和組合B可以合并，反之不可以合并； 或者，將組合A中的所有軸都抽取出來(lái)與組合B的各方向向量v1、v2、v3和v4進(jìn)行比較，如果組合A的所有軸都能夠與v1、v2、v3和v4中的任一個(gè)匹配成功，則組合A和組合B可以合并，反之不可以合并； 或者，先抽取出組合A中的最長(zhǎng)軸與組合B中的最長(zhǎng)軸進(jìn)行比較，如果組合A的最長(zhǎng)軸比組合B的最長(zhǎng)軸還長(zhǎng)，則將組合B的最長(zhǎng)軸ub與組合A的各方向向量v1、v2、v3和v4進(jìn)行比較，如果ub與v1、v2、v3和v4中的任一個(gè)匹配成功，則組合A和組合B可以合并，反之不可以合并。
在上述的步驟1405中提到利用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)出所述第k幀中的兩個(gè)以上的組合所對(duì)應(yīng)兩個(gè)以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)與所述指定移動(dòng)目標(biāo)結(jié)合的可能性，從中選擇結(jié)合可能性最高的觀測(cè)數(shù)據(jù)作為指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)。這里將第k幀中的兩個(gè)以上的觀測(cè)數(shù)據(jù)稱后候選觀測(cè)數(shù)據(jù)，則本發(fā)明實(shí)施例中首先利用指定移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)預(yù)測(cè)出該指定移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量，然后利用評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)第k幀中的候選觀測(cè)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)出狀態(tài)參量之間的結(jié)合的可能性。
圖16是本發(fā)明實(shí)施例中觀測(cè)數(shù)據(jù)的三種情況示意圖。參見(jiàn)圖16，t(i)表示指定的第i個(gè)移動(dòng)目標(biāo)在k時(shí)刻的預(yù)測(cè)狀態(tài)，g(j)表示k時(shí)刻的第j個(gè)候選觀測(cè)數(shù)據(jù)；情況1為候選觀測(cè)數(shù)據(jù)中的支撐向量有效、角點(diǎn)有效；情況2為候選觀測(cè)數(shù)據(jù)中只有支撐向量有效；情況3為候選觀測(cè)數(shù)據(jù)中無(wú)支撐向量。下面對(duì)三種情況分別進(jìn)行討論 情況1 (a)、不管g(j)的方向向量gv1、gv2、gv3和gv4最初排列如何排列，都根據(jù)t(i)的方向向量tv1、tv2、tv3和tv4進(jìn)行重新排序賦值使得賦值后的gv1’、gv2’、gv3’和gv4’依次與tv1、tv2、tv3和tv4匹配，即圖16中顯示的就是重新排序賦值后的結(jié)果。
(b)、在t(i)中找到角點(diǎn)gc對(duì)應(yīng)的點(diǎn)tc。例如，gc是gv3’和gv4’的交點(diǎn)，則求出tv3和tv4的交點(diǎn)賦值于tc。
(c)利用如下的評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)g(j)與t(i)結(jié)合的可能性 Dij＝f(Dis(gc，tc)，Dis(tv1，gv1’)，Dis(Λi，λj)) 其中，函數(shù)f()可使用高斯函數(shù)； Dis(gc，tc)＝‖gc-tc‖，表示兩點(diǎn)gc和tc之間的距離，即預(yù)測(cè)狀態(tài)與觀測(cè)值之間的位置差判定； Dis(tv1，gv1’)＝(tv1·gv1’)，表示兩個(gè)方向向量tv1和gv1’之間的角度，即預(yù)測(cè)狀態(tài)與觀測(cè)值之間的方向差判定； Dis(Λi，λj)＝Λimc×λjmc，表示分類識(shí)別差判定；其中表示取令Λi最大的c的取值。
情況2 (a)、不管g(j)的方向向量gv1、gv2、gv3和gv4最初排列如何排列，都根據(jù)t(i)的方向向量tv1、tv2、tv3和tv4進(jìn)行重新排序賦值使得賦值后的gv1’、gv2’、gv3’和gv4’依次與tv1、tv2、tv3和tv4匹配，即圖16中顯示的就是重新排序賦值后的結(jié)果。
(b)、對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)中有支撐向量的邊，這里以gv3’有支撐向量為例，gL是對(duì)應(yīng)的邊，gP和gP’是gL兩頭的點(diǎn)，這里也稱為角點(diǎn)；在t(i)中找到gv3’的對(duì)應(yīng)邊，本例中tv3的對(duì)應(yīng)邊為tL，以及對(duì)應(yīng)的角點(diǎn)為tP和tP’。
(c)利用如下的評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)g(j)與t(i)結(jié)合的可能性 Dij＝f(Dis(tL，gL)，Dis(tv1，gv1’)，Dis(Λi，λj)) 其中，Dis(tL，gL)＝min(‖tP-gP‖，‖tP’-gP’‖)表示線段間距離，即預(yù)測(cè)狀態(tài)與觀測(cè)值之間的位置差判定； f()、Dis(tv1，gv1’)和Dis(Λi，λj)的含義同上。
情況3 (a)、不管g(j)的方向向量gv1、gv2、gv3和gv4最初排列如何排列，都根據(jù)t(i)的方向向量tv1、tv2、tv3和tv4進(jìn)行重新排序賦值使得賦值后的gv1’、gv2’、gv3’和gv4’依次與tv1、tv2、tv3和tv4匹配，即圖16中顯示的就是重新排序賦值后的結(jié)果。
(b)、分別找到t(i)的中心點(diǎn)tP和，g(j)的中心點(diǎn)gP，v1’是tP到gP的方向向量。
(c)利用如下的評(píng)價(jià)函數(shù)評(píng)價(jià)g(j)與t(i)結(jié)合的可能性 Dij＝f(Dis(tP，gP)，Dis(tv1，v1’)，Dis(Λi，λj)) 其中，Dis(tP，gP)＝‖tP-gP‖，表示兩點(diǎn)間距離，即預(yù)測(cè)狀態(tài)與觀測(cè)值之間的位置差判定； Dis(tv1，v1’)＝(tv1·v1’)，表示兩個(gè)方向向量之間的角度差，tv1與移動(dòng)方向一致，即預(yù)測(cè)狀態(tài)與觀測(cè)值之間的方向差判定； f()和Dis(Λi，λj)的含義同上。
由于距離Dij越小表示可結(jié)合的可能性越高，因此，選擇Dij值最小且滿足一定條件(如需要小于一個(gè)預(yù)設(shè)閥值等)的候選觀測(cè)數(shù)據(jù)。
在圖13中的步驟1302中提到，結(jié)合移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)數(shù)據(jù)，更新該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量。下面介紹本發(fā)明實(shí)施例中的具體實(shí)現(xiàn)更新移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量的過(guò)程 1.首先根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在k-1時(shí)刻的狀態(tài)參量中的方向向量tv1k-1、tv2k-1、tv3k-1和tv4k-1、依次對(duì)該移動(dòng)目標(biāo)在k時(shí)刻觀測(cè)數(shù)據(jù)中方向向量進(jìn)行賦值，使得k時(shí)刻觀測(cè)數(shù)據(jù)中方向向量gv1k、gv2k、gv3k和gv4k依次與tv1k-1、tv2k-1、tv3k-1和tv4k-1匹配；并根據(jù)定義確定gV_val1k、gV_val2k、gV_val3k、gV_val4k、glenlk和glen2k是否有效，例如有效時(shí)取值為1，無(wú)效時(shí)取值為0。
2.更新表示移動(dòng)目標(biāo)的大小的狀態(tài)參量(tlenlk，tlen2k) 如果gV_val1k和gV_val3k有效，則tlen2k＝glen2k； 如果gV_val2k和gV_val4k有效，則tlen1k＝glen1k； 如果上述兩個(gè)條件都不滿足，則tlen1k＝max(tlen1k-1，glen1k)； tlen2k＝max(tlen2k-1，glen2k)。
3.中心點(diǎn)位置的更新。
分圖16中所示的三種情況找觀測(cè)數(shù)據(jù)與狀態(tài)參量間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。根據(jù)各邊的方向向量以及長(zhǎng)度(tlen1k，tlen2k)，利用幾何知識(shí)推測(cè)出中心點(diǎn)的位置。
4.支撐向量的更新 tV_valik＝gV_valik‖tV_valik-1，i＝1、2、3、4。
5.運(yùn)動(dòng)參量的更新 根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在不同時(shí)刻的中心點(diǎn)位置進(jìn)行差分平滑處理，求出k時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向和速度。上述差分平滑處理方法是現(xiàn)有技術(shù)。
6.各邊的方向向量的更新 如果在上述5.中檢測(cè)出運(yùn)動(dòng)方向有效(運(yùn)動(dòng)速度不等于0)，則tv1k＝運(yùn)動(dòng)方向；否則tv1k＝gv1k，將tv1k逆時(shí)針依次旋轉(zhuǎn)90度，順序賦值為tv2k、tv3k、tv4k。
7.分類識(shí)別判定參數(shù)的更新其中c＝0，...，4。
到此，完成移動(dòng)目標(biāo)在k時(shí)刻的狀態(tài)參量的更新。
四、移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別 接下來(lái)簡(jiǎn)單介紹本發(fā)明的上述方案中對(duì)移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別所涉及的似然度參數(shù)λc(c＝0，...，n，且n為分類的個(gè)數(shù))計(jì)算方法 在本發(fā)明實(shí)施例中將移動(dòng)目標(biāo)以下5類 0行人； 1自行車； 2普通乘用車； 3大型車； 4其它(人群等) 根據(jù)單幀融合數(shù)據(jù)(單幀觀測(cè)數(shù)據(jù))進(jìn)行似然度判別 λ0行人； λ1自行車； λ2普通乘用車； λ3大型車； λ4其它(人群等)； 其中、λ0+λ1+λ2+λ3+λ4＝1 根據(jù)融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列進(jìn)行分類識(shí)別判斷 其中c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
用zi表示特征量，用c表示類別，表示觀測(cè)到特征量zi是分類c的概率。本發(fā)明實(shí)施例中的似然度評(píng)價(jià)中使用的特征量有l(wèi)en1、len2、支撐向量的數(shù)等?？梢愿鶕?jù)樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練特征量與各分類的似然函數(shù)

圖17是本發(fā)明實(shí)施例中訓(xùn)練得到的特征量len1的似然函數(shù)示意圖，在圖17中沒(méi)有畫出λ3。
觀測(cè)數(shù)據(jù)的特征量{zi，i＝1、2、....、s}，s為特征量的個(gè)數(shù)，則對(duì)于所有分類分別求 c＝0、1、...、4； 正規(guī)化λc(c＝0、1、...、4)，使得λ0+λ1+λ2+λ3+λ4＝1。
接下來(lái)給出本發(fā)明中的基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。
圖18是本發(fā)明一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的第一實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)框圖，如圖18所示，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)融合模塊1801和跟蹤模塊1802； 數(shù)據(jù)融合模塊1801，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊； 跟蹤模塊1802，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
如圖18所示的系統(tǒng)進(jìn)一步包括識(shí)別模塊1803； 跟蹤模塊1802，將自身處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給識(shí)別模塊1803； 識(shí)別模塊1803，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)將該融合數(shù)據(jù)中每一個(gè)組合與各分類的似然度

其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第0幀數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)其中，c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
在圖18所示的系統(tǒng)中，跟蹤模塊1802，對(duì)于第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于 對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合，是則，合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，否則，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
在圖18所示的系統(tǒng)中，跟蹤模塊1802，從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，具體用于 根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合； 將所述預(yù)測(cè)出的組合與所述兩個(gè)以上組合一一進(jìn)行比較，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)與所述預(yù)測(cè)出的組合距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
圖19是本發(fā)明一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的第二實(shí)施例組成結(jié)構(gòu)框圖，預(yù)先定義移動(dòng)目標(biāo)的多邊形平面輪廓模型，該平面輪廓模型包括如下參量與多邊形的各邊對(duì)應(yīng)的方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；其中所有方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)；定義移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型，該觀測(cè)模型包括如下的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；定義移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)模型，該狀態(tài)模型包括如下的狀態(tài)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向； 則如圖19所示該系統(tǒng)包括聚類模塊1901、數(shù)據(jù)融合模塊1902和跟蹤模塊1903，其中， 所述聚類模塊1901，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，對(duì)該幀融合數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類，將聚類結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)融合模塊1902； 所述數(shù)據(jù)融合模塊1902，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中所有聚類中，對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的方向向量匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊1903； 所述跟蹤模塊1903，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，獲得該組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)參量，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，對(duì)于每個(gè)剩余組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
在如圖19所示的系統(tǒng)中，所述移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度參數(shù)

其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)；所述移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)Λc，其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)； 該系統(tǒng)進(jìn)一步包括識(shí)別模塊1904； 所述跟蹤模塊1903，將自身處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給識(shí)別模塊1904； 所述識(shí)別模塊1904，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，評(píng)價(jià)將該個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度

其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該幀融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)其中c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
在圖19所示的系統(tǒng)中，跟蹤模塊1903，在對(duì)第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于 對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合的觀測(cè)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合； 如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合；如果能合并成一個(gè)組合，且該合并后的組合的觀測(cè)參量與移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；如果不能合并成一個(gè)組合，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
在圖19所示的系統(tǒng)中，所述跟蹤模塊1903，從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于 根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量； 將所述移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量與所述兩個(gè)以上組合的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量一一進(jìn)行比較，選擇出一個(gè)與所述預(yù)測(cè)狀態(tài)參量距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量所對(duì)應(yīng)的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
在圖19所示的系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)融合模塊1902還包括 匹配模塊，在所有聚類中選擇一個(gè)未加入任何組合的聚類，在與該聚類的距離為預(yù)設(shè)值內(nèi)的組合中，選擇一個(gè)組合，將從該聚類中抽出的各條軸分別與所選擇組合的各有向邊匹配，若從該聚類中抽出的每條軸都分別與一條有向邊匹配，則將該聚類標(biāo)識(shí)和組合標(biāo)識(shí)發(fā)送給融合模塊； 融合模塊，接收匹配模塊發(fā)來(lái)的聚類標(biāo)識(shí)和組合標(biāo)識(shí)，將該聚類標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的聚類加入到該組合標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的組合中。
在圖19所示的系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)融合模塊1902還包括 邊確定模塊，將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為新組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊； 邊長(zhǎng)及中心確定模塊，將所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)投影到新組合的各有向邊上，得到新組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為新組合的中心； 角點(diǎn)確定模塊，在所述聚類及所述組合中的聚類中的所有方向向量中，搜索新組合的各有向邊的支撐向量，若有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)。
在圖19所示的系統(tǒng)中，所述匹配模塊進(jìn)一步包括一模塊，該模塊用于在發(fā)現(xiàn)有任意一條從聚類中抽出的軸未與任何有向邊匹配上后，將該聚類標(biāo)識(shí)發(fā)送給融合模塊，以指示融合模塊為該聚類本身生成一個(gè)組合。
或者，在圖19所示的系統(tǒng)中，所述融合模塊1902包括 邊確定模塊，將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為要生成的組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊； 邊長(zhǎng)及中心確定模塊，將所述聚類中的所有激光點(diǎn)投影到要生成組合的各有向邊上，得到要生成組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為要生成組合的中心； 角點(diǎn)確定模塊，在所述聚類中的所有方向向量中，搜索要生成組合的各有向邊的支撐向量，若有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)。
在圖19所示的系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)融合模塊1902進(jìn)一步包括一模塊，該模塊用于判斷將所述聚類加入到所述組合中所生成的新組合是否可信，若是，以該新組合替換所述組合；否則，廢棄該新組合。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中的這種對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀中，一個(gè)由多個(gè)聚類組成的組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)；對(duì)于所述時(shí)序列中的第0幀，將其中所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述時(shí)序列中的第k-1幀中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向的技術(shù)方案，能夠在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中準(zhǔn)確地跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。
以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，該方法包括
對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向；
如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
2、如權(quán)利要求1所述的方法其特征在于，該方法進(jìn)一步包括
對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)將該融合數(shù)據(jù)中每一個(gè)組合與各分類的似然度
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第0幀數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)其中c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
3、如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)于第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合包括
對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合，是則，合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，否則，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
4、如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合包括
根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；
將所述預(yù)測(cè)出的組合與所述兩個(gè)以上組合一一進(jìn)行比較，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)與所述預(yù)測(cè)出的組合距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
5、一種基于多臺(tái)激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法，其特征在于，
預(yù)先定義移動(dòng)目標(biāo)的多邊形平面輪廓模型，該平面輪廓模型包括如下參量與多邊形的各邊對(duì)應(yīng)的方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；其中所有方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)；
定義移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型，該觀測(cè)模型包括如下的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；
定義移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)模型，該狀態(tài)模型包括如下的狀態(tài)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向；
該方法包括
對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，對(duì)該幀融合數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類；在所有聚類中，對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的方向向量匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)；
對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，獲得該組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)參量，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；
如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，對(duì)于每個(gè)剩余組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
6、如權(quán)利要求5所述的方法其特征在于，
所述移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度參數(shù)
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)；
所述移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)Λc，其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)；
該方法進(jìn)一步包括
對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，評(píng)價(jià)將該個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該幀融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)
對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)其中c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
7、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對(duì)于第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合包括
對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合的觀測(cè)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合；如果能合并成一個(gè)組合，且該合并后的組合的觀測(cè)參量與移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；如果不能合并成一個(gè)組合，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
8、如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合包括
根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；
將所述移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量與所述兩個(gè)以上組合的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量一一進(jìn)行比較，選擇出一個(gè)與所述預(yù)測(cè)狀態(tài)參量距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量所對(duì)應(yīng)的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
9、如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合包括
在不同激光掃描儀所獲得的所有聚類中選擇一個(gè)未加入任何組合的聚類，在與該聚類的距離為預(yù)設(shè)值內(nèi)的組合中，選擇一個(gè)組合，將從該聚類中抽出的各條軸分別與所選擇組合的各有向邊匹配，若從該聚類中抽出的每條軸都分別與一條有向邊匹配，則將該聚類加入到該組合中。
10、如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當(dāng)從該聚類中抽出的每條軸都分別與一條有向邊匹配，且從聚類中抽出的最長(zhǎng)軸大于組合的最長(zhǎng)有向邊的邊長(zhǎng)時(shí)，所述將該聚類加入到該組合中包括
將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為新組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊；
將所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)投影到新組合的各有向邊上，得到新組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為新組合的中心；
在所述聚類及所述組合中的聚類中的所有方向向量中，搜索新組合的各有向邊的支撐向量，若新組合有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)；
以新組合更新所述組合。
11、如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當(dāng)從該聚類中抽出的每條軸都分別與一條有向邊匹配，且從聚類中抽出的每條軸的長(zhǎng)度都不大于組合的最長(zhǎng)有向邊的邊長(zhǎng)時(shí)，所述將該聚類加入到該組合中包括
將所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)投影到所述組合的各有向邊上，得到所述組合的各有向邊的新邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為所述組合的新中心；
若發(fā)現(xiàn)從所述聚類中抽出的軸投影到的有向邊與其相鄰邊由不都具有支撐向量變?yōu)槎季哂兄蜗蛄?，則確定該對(duì)相鄰有向邊產(chǎn)生了角點(diǎn)。
12、如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，當(dāng)有任意一條從所述聚類中抽出的軸未與任何有向邊匹配上時(shí)，所述方法進(jìn)一步包括為該聚類本身生成一個(gè)組合。
13、如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述為該聚類本身生成一個(gè)組合包括
將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為要生成的組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊；
將所述聚類中的所有激光點(diǎn)投影到要生成組合的各有向邊上，得到要生成組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為要生成組合的中心；
在所述聚類中的所有方向向量中，搜索要生成組合的各有向邊的支撐向量，若有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)。
14、一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)融合模塊和跟蹤模塊；
所述數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，將該融合數(shù)據(jù)中具有指定聯(lián)系的聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊；
所述跟蹤模塊，對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，將該第0幀融合數(shù)據(jù)中的所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將這些新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
15、如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括識(shí)別模塊；
所述跟蹤模塊，將自身處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給識(shí)別模塊；
所述識(shí)別模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，評(píng)價(jià)將該融合數(shù)據(jù)中每一個(gè)組合與各分類的似然度
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第0幀數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)，計(jì)算該第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合的識(shí)別判定參數(shù)其中，c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
16、如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述跟蹤模塊，對(duì)于第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于
對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合，是則，合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，否則，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
17、如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述跟蹤模塊，從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，具體用于
根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合；
將所述預(yù)測(cè)出的組合與所述兩個(gè)以上組合一一進(jìn)行比較，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)與所述預(yù)測(cè)出的組合距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
18、一種基于多激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，預(yù)先定義移動(dòng)目標(biāo)的多邊形平面輪廓模型，該平面輪廓模型包括如下參量與多邊形的各邊對(duì)應(yīng)的方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；其中所有方向向量構(gòu)成一個(gè)逆時(shí)針或順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合環(huán)；定義移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)模型，該觀測(cè)模型包括如下的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)；定義移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)模型，該狀態(tài)模型包括如下的狀態(tài)參量方向向量、支撐向量、各邊的長(zhǎng)度參數(shù)、中心點(diǎn)、角點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)速度和方向；
該系統(tǒng)包括聚類模塊、數(shù)據(jù)融合模塊和跟蹤模塊，其中，
所述聚類模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)，對(duì)該幀融合數(shù)據(jù)中的激光點(diǎn)進(jìn)行聚類，將聚類結(jié)果輸出給數(shù)據(jù)融合模塊；
所述數(shù)據(jù)融合模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中所有聚類中，對(duì)于相互距離在預(yù)設(shè)值內(nèi)的每組聚類，若該組聚類中的所有方向向量與移動(dòng)目標(biāo)的平面輪廓模型中的方向向量匹配，則將該組聚類合并為一個(gè)組合，得到一個(gè)以上的組合，一個(gè)組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)，并將進(jìn)行所述組合處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給跟蹤模塊；
所述跟蹤模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，獲得該組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的觀測(cè)參量，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果第k幀融合數(shù)據(jù)中還存在剩余的組合，則將這些剩余的組合作為與第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，對(duì)于每個(gè)剩余組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，將該移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量賦值于該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的相應(yīng)參量，并將該移動(dòng)目標(biāo)狀態(tài)參量中的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)置為預(yù)設(shè)值。
19、如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，
所述移動(dòng)目標(biāo)的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度參數(shù)
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)；
所述移動(dòng)目標(biāo)的狀態(tài)參量進(jìn)一步包括該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)Λc，其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)；
該系統(tǒng)進(jìn)一步包括識(shí)別模塊；
所述跟蹤模塊，將自身處理后的每一幀融合數(shù)據(jù)輸出給識(shí)別模塊；
所述識(shí)別模塊，對(duì)于融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀融合數(shù)據(jù)中的每一個(gè)組合，評(píng)價(jià)將該個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)與各分類的似然度
其中，c取0至n的自然數(shù)，n為分類的總個(gè)數(shù)，t表示該幀融合數(shù)據(jù)在融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的序號(hào)；對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第0幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)對(duì)于所述融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的第k幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，計(jì)算該移動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別判定參數(shù)其中c＝0，...，n，且σ為正規(guī)化參數(shù)。
20、如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述跟蹤模塊，在對(duì)第k-1幀融合數(shù)據(jù)中的每個(gè)組合所對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，判斷第k幀融合數(shù)據(jù)中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于
對(duì)于第k-1幀中的一移動(dòng)目標(biāo)所對(duì)應(yīng)組合中的每個(gè)聚類，根據(jù)數(shù)據(jù)的連續(xù)性從第k幀中查找同一激光掃描儀測(cè)量到的對(duì)應(yīng)聚類；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于一個(gè)組合，則進(jìn)一步根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；如果所述預(yù)測(cè)出的移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量與所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中所屬的組合的觀測(cè)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則所述所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀所屬的組合即為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；
如果所述從第k幀中查找到的所有對(duì)應(yīng)聚類在第k幀中屬于兩個(gè)以上的組合，則進(jìn)一步判斷所述兩個(gè)以上的組合是否能夠合并成為一個(gè)組合；如果能合并成一個(gè)組合，且該合并后的組合的觀測(cè)參量與移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量之間的距離滿足預(yù)設(shè)條件，則合并后的組合即為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合；如果不能合并成一個(gè)組合，從所述兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，并將所述兩個(gè)以上組合中的未被選擇的組合作為第k幀中新出現(xiàn)的移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
21、如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述跟蹤模塊，從兩個(gè)以上組合中選擇一個(gè)作為第k幀中的與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合時(shí)，具體用于
根據(jù)移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的狀態(tài)參量預(yù)測(cè)出該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的狀態(tài)參量；
將所述移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的預(yù)測(cè)狀態(tài)參量與所述兩個(gè)以上組合的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量一一進(jìn)行比較，選擇出一個(gè)與所述預(yù)測(cè)狀態(tài)參量距離最近且距離滿足預(yù)設(shè)條件的觀測(cè)數(shù)據(jù)參量所對(duì)應(yīng)的組合作為第k幀中與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合。
22、如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)融合模塊包括
匹配模塊，在所有聚類中選擇一個(gè)未加入任何組合的聚類，在與該聚類的距離為預(yù)設(shè)值內(nèi)的組合中，選擇一個(gè)組合，將從該聚類中抽出的各條軸分別與所選擇組合的各有向邊匹配，若從該聚類中抽出的每條軸都分別與一條有向邊匹配，則將該聚類標(biāo)識(shí)和組合標(biāo)識(shí)發(fā)送給融合模塊；
融合模塊，接收匹配模塊發(fā)來(lái)的聚類標(biāo)識(shí)和組合標(biāo)識(shí)，將該聚類標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的聚類加入到該組合標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的組合中。
23、如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述融合模塊包括
邊確定模塊，將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為新組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊；
邊長(zhǎng)及中心確定模塊，將所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)投影到新組合的各有向邊上，得到新組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類及所述組合中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為新組合的中心；
角點(diǎn)確定模塊，在所述聚類及所述組合中的聚類中的所有方向向量中，搜索新組合的各有向邊的支撐向量，若有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)。
24、如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述匹配模塊進(jìn)一步包括一模塊，該模塊用于在發(fā)現(xiàn)有任意一條從聚類中抽出的軸未與任何有向邊匹配上后，將該聚類標(biāo)識(shí)發(fā)送給融合模塊，以指示融合模塊為該聚類本身生成一個(gè)組合。
25、如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述融合模塊包括
邊確定模塊，將從所述聚類中抽出的最長(zhǎng)軸作為要生成的組合的基邊，將該基邊按照預(yù)設(shè)方向旋轉(zhuǎn)，分別得到新組合的其它各有向邊；
邊長(zhǎng)及中心確定模塊，將所述聚類中的所有激光點(diǎn)投影到要生成組合的各有向邊上，得到要生成組合的各有向邊的邊長(zhǎng)，計(jì)算所述聚類中的所有激光點(diǎn)的中心，該中心即為要生成組合的中心；
角點(diǎn)確定模塊，在所述聚類中的所有方向向量中，搜索要生成組合的各有向邊的支撐向量，若有一對(duì)相鄰有向邊都有支撐向量，則確定該相鄰有向邊具有角點(diǎn)。
26、如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)融合模塊進(jìn)一步包括一模塊，該模塊用于判斷將所述聚類加入到所述組合中所生成的新組合是否可信，若是，以該新組合替換所述組合；否則，廢棄該新組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多臺(tái)激光掃描儀的移動(dòng)目標(biāo)跟蹤方法和系統(tǒng)。方法包括融合數(shù)據(jù)時(shí)序列中的每一幀中，一個(gè)由多個(gè)聚類組成的組合對(duì)應(yīng)一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)；對(duì)于所述時(shí)序列中的第0幀，將其中所有組合的運(yùn)動(dòng)速度和方向設(shè)為預(yù)設(shè)值；對(duì)于所述時(shí)序列中的第k-1幀中的每個(gè)組合對(duì)應(yīng)的移動(dòng)目標(biāo)，k不等于0，判斷第k幀中是否也存在與該移動(dòng)目標(biāo)對(duì)應(yīng)的組合，是則結(jié)合該移動(dòng)目標(biāo)在第k-1幀中的組合以及該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的組合，確定該移動(dòng)目標(biāo)在第k幀中的運(yùn)動(dòng)速度和方向。本發(fā)明的技術(shù)方案能夠在融合數(shù)據(jù)的時(shí)序列中準(zhǔn)確地跟蹤移動(dòng)目標(biāo)。
文檔編號(hào)G01S17/66GK101393264SQ20081017019
公開(kāi)日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月12日
發(fā)明者趙卉菁, 柴崎亮介 申請(qǐng)人:北京大學(xué), 柴崎亮介