激光与光电子学进展, 2020, 57 (6): 061012, 网络出版: 2020-03-06   

基于激光点云全局特征匹配处理的目标跟踪算法 下载: 1638次

Object Tracking Algorithm Based on Global Feature Matching Processing of Laser Point Cloud
作者单位
1 国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
2 安徽省电子制约技术重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 中央军委装备发展部驻北京地区军事代表局, 北京 100191
图 & 表

图 1. 基于SVR筛选的点云目标识别流程

Fig. 1. Point cloud target recognition process based on SVR selection

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图 2. 六种目标在两种激光雷达与目标间距离下的SVR值

Fig. 2. SVR values of six objects for two LIDAR-object distances

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图 3. 基于全局特征匹配的点云目标跟踪流程图

Fig. 3. Point cloud target tracking flow based on global feature matching

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图 4. 不同数据集可视化效果。(a)数据集1,(b)数据集2

Fig. 4. Visualization of different datasets. (a) Dataset 1; (b) dataset 2

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图 5. N帧目标跟踪结果。(a)(g) N=40;(b)(h) N=80;(c)(i) N=120;(d)(j) N=160;(e)(k) N=200;(f)(l) N=240

Fig. 5. Object tracking results in the N th frame. (a)(g) N=40; (b)(h) N=80; (c)(i) N=120; (d)(j) N=160; (e)(k) N=200; (f)(l) N=240

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图 6. 不同数据集的目标跟踪过程各部分运行时间。(a)数据集1;(b)数据集2

Fig. 6. Execution time of each part in object tracking based on different datasets. (a) Dataset 1; (b) dataset 2

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表 1四种全局描述子的对比

Table1. Comparison of four global feature descriptors

DescriptorHistogram lengthInformationPre-processionNormalization
VFH308AngleNormalYes
CVFH308AngleNormal, segmentationNone
GRSD21DistanceNormal, voxelization, surface categorizationNone
ESF640Angle, distance, areaNoneYes

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表 2场景仿真参数

Table2. Parameters of the scene simulation

TargetSize /(m×m×m)Target speed /(m·s-1)Platform speed /(m·s-1)Pitch /(°)Yaw /(°)
0340
Jeep3.83×1.68×1.5120015-600-180
20340

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表 3四种特征描述子目标识别效果对比

Table3. Recognition rate comparison of four feature descriptors%

DescriptorLIDAR-target range /m
300600900120015001800
VFH76.768.253.055.541.040.5
CVFH89.390.091.583.574.047.8
GRSD49.644.235.422.226.613.2
ESF99.099.094.076.571.054.7

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表 4基于SVR筛选的目标识别效果对比

Table4. Recognition rate comparison with and without SVR selection

ParameterVFHCVFHGRSDESF
Recognition rate without SVR selection /%55.879.431.982.4
Dataset 1Recognition rate with SVR selection /%59.982.635.584.9
Increased recognition rate /%4.13.23.62.5
Execution time /ms3.64.531.039.0
Recognition rate without SVR selection /%57.580.134.384.0
Dataset 2Recognition rate with SVR selection /%62.383.338.686.7
Increased recognition rate /%4.83.24.33.7
Execution time /ms6.27.8109.0110.0

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表 5N帧目标跟踪的跟踪准确率

Table5. Tracking accuracy of sight line in the Nth frame

ParameterN
4080120160200240
Dataset 1Accuracy without SVR selection /%50.071.372.774.175.380.3
Accuracy with SVR selection /%55.175.179.980.483.287.7
Dataset 2Accuracy without SVR selection /%81.382.080.580.381.782.5
Accuracy with SVR selection /%86.386.783.385.084.386.0

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钱其姝, 胡以华, 赵楠翔, 李敏乐, 邵福才. 基于激光点云全局特征匹配处理的目标跟踪算法[J]. 激光与光电子学进展, 2020, 57(6): 061012. Qishu Qian, Yihua Hu, Nanxiang Zhao, Minle Li, Fucai Shao. Object Tracking Algorithm Based on Global Feature Matching Processing of Laser Point Cloud[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2020, 57(6): 061012.

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