Алгоритм обнаружения треков на основе вычисления корреляции следов в аккумуляторе Хафа
https://doi.org/10.32603/1993-8985-2023-26-2-65-77
Аннотация
Введение. Обнаружение треков – одна из основных задач, решаемых системой траекторной обработки (СТО). Известным и эффективным методом обнаружения треков является преобразование Хафа (Hough Transform). Трек считается обнаруженным, если количество отметок, полученных в последовательных обзорах и попавших в одну и ту же область пространства параметров (аккумулятора), превысило порог обнаружения. Однако, как показывает практика, для эффективного применения преобразования Хафа в СТО необходимо достаточно большое время накопления отметок. При малом количестве обзоров, отведенных для обнаружения треков, отметки целей также накапливаются в тех ячейках аккумулятора, где происходят пересечения их следов. Поэтому для обнаружения треков необходима дополнительная обработка, позволяющая выделить кластеры отметок от целей по признаку их геометрической близости. Кроме того, большой объем памяти и вычислительных операций по обслуживанию аккумулятора в значительной мере увеличивают нагрузку вычислителя СТО.
Цель работы. Получение простого и устойчивого к ложным обнаружениям алгоритма завязки треков на основе преобразования Хафа без создания в памяти вычислителя аккумулятора.
Материалы и методы. В предлагаемом алгоритме построение следов отметок в аккумуляторе с последующим выделением ячеек с максимальным количеством прошедших через них следов заменено на вычисление взаимных корреляций следов и кластеризации отметок по признаку максимального подобия следов.
Результаты. Математическое моделирование при выбранных в работе сценарных параметрах подтвердило, что предлагаемый алгоритм правильно обнаружил все существующие в зоне ответственности СТО треки и осуществил безошибочное объединение отметок целей.
Заключение. Создан помехоустойчивый алгоритм обнаружения треков, не требующий организации в памяти вычислителя аккумулятора Хафа.
Об авторе
А. А. Монаков
Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Россия
Россия
Монаков Андрей Алексеевич – доктор технических наук (2000), профессор (2005) кафедры радиотехнических систем. Почетный машиностроитель РФ (2005), почетный работник высшего профессионального образования РФ (2006). Автор более 200 научных работ. Сфера научных интересов – радиолокация протяженных целей; цифровая обработка сигналов; радиолокаторы с синтезированной апертурой; исследование природных сред радиотехническими методами; управление воздушным движением.
190000, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 67 А
Список литературы
1. Коновалов А. А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации. Ч. 1. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2013. 164 с.
2. Киселев В. Ю., Монаков А. А. Оценка качества алгоритмов траекторной обработки в радиолокационных системах управления воздушным движением: обнаружение треков // Радиотехника. 2016. Т. 80, № 3. С. 28–36.
3. Pat. US 3069654. Methods and means for recognizing complex patterns / P. V. C. Hough. Publ.18.12.1962.
4. Duda R. O., Hart P. E. Use of the Hough transform to detect lines and curves in pictures // Communication of the ACM. 1972. Vol. 15, № 1. P. 11–15. doi:10.1145/361237.361242
5. Illingworth J., Kittler J. A survey of the Hough transform // Computer Vision. Graphics and Image Processing. 1988. Vol. 44, № 1. P. 87–116. doi:10.1016/0734-189x(88)90071-0
6. Mukhopadhyay P., Chaudhuri B. B. A survey of Hough Transform // Pattern Recognition. 2015. Vol. 48, № 3. P. 993–1010. doi:10.1016/j.patcog.2014.08.027
7. Carlson B. D., Evans E. D., Wilson S. L. Search radar detection and track with the Hough transform. Part I: System concept // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1994. Vol. 30, № 1. P. 102–108. doi:10.1109/7.250410
8. Yankowich S. W., Farooq M. A Hough transform based multisensor, multitarget track initiation technique // Proc. of the 36th IEEE Conf. on Decision and Control. 1997. Vol. 5. P. 5018–5023. doi:10.1109/cdc.1997.649856
9. Alexiev K. Implementation of Hough transform as track detector // Proc. of the Third Intern. Conf. on Information Fusion, Paris, France, 10–13 July 2000. IEEE, 2000. Vol. 2. doi:10.1109/ific.2000.859896
10. An effective Hough transform based track initiation / S. Jin, Y. Liang, P. He, G. Pan, Q. Pan, Y. Cheng // Intern. Conf. on Machine Learning and Cybernetics, Dalian, China, 13–16 Aug. 2006. IEEE, 2006. P. 3196–3200. doi:10.1109/icmlc.2006.258425
11. Ворошилина Е. П., Ворошилин Е. П., Тисленко В. И. Алгоритмы завязки траекторий подвижных объектов // Докл. ТУСУР. 2009. Т. 20, № 2. С. 48–52.
12. Семенов А. Н. Обнаружение радиолокационных целей с помощью преобразования Хафа // Наука и образование. МГТУ им. Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2014. № 12. C. 619–632. doi:10.7463/1214.0738733
13. Multiple hypothesis tracking using Hough transform track detector / E. Semerdjiev, K. Alexiev, E. Djerassi, P. Konstantinova // Information & Security: An Intern. J. 1999. Vol. 2. P. 113–121. doi:10.11610/isij.0210
14. Alexiev K. M., Bojilov L. V. A Hough transform track initiation algorithm for multiple passive sensors // Proc. of the 3rd Intern. Conf. on Information Fusion, Paris, France, 10–13 July 2000. IEEE, 2000. Vol. 1. doi:10.1109/ific.2000.862662
15. Multitarget track initiation using а modified Hough transform / T. Lo, J. Litva, H. Leung, A. W. Bridgewater // AGARD, Pointing and Tracking Systems. England: Technivision Services, 1994. P. 25-1–25-8.
16. Cooperative track initiation for distributed radar network based on target track information / H. Liu, H. W. Liu, X. Dan, S. Zhou, J. Liu // IET Radar Sonar Navig. 2016. Vol. 10, № 4. P. 735–741. doi:10.1049/iet-rsn.2015.0312
17. Spratling А. А neural implementation of the Hough transform and the advantages of explaining away // Image and Vision Computing. 2016. Vol. 52. P. 15–24. doi:10.1016/j.imavis.2016.05.001
18. Carlson B. D., Evans E. D., Wilson S. L. Search radar detection and track with the Hough transform. Part II: Detection Statistics // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1994. Vol. 30, no. 1. P. 109–115. doi:10.1109/7.250411
19. Монаков А. А. Обнаружитель движущейся цели для оптического приемника на основе алгоритма Хафа // XIX Междунар. науч.-техн. конф. "Радиолокация, навигация, связь". 2013. Т. 3. С. 1434–1443.
20. Монаков А. А. Обнаружитель движущейся цели для радиолокационного приемника на основе алгоритма Хафа // XX Междунар. науч.-техн. конф. "Радиолокация, навигация, связь". 2014. Т. 3. С. 1584–1594.
21. Carlson B. D., Evans E. D., Wilson S. L. Search radar detection and track with the Hough transform, Part III: Detection performance with binary integration // IEEE Trans. on Aerospace and Electronic Systems. 1994. Vol. 30, no. 1. P. 116–125. doi:10.1109/7.250412
22. Prior knowledge-based statistical estimation of linear false tracks in uniform distributed clutter / F. Wang, W. Lu, C. Shi, J. Zhou // IET Radar Sonar & Navigation. 2021. Vol. 15, № 10. P. 1237–1246. doi:10.1049/rsn2.12107
23. Imiya A., Hada T., Tatara K. The Hough Transform without the Accumulators // Structural, Syntactic, and Statistical Pattern Recognition. Lecture Notes in Computer Science. 2002. Vol. 2396. P. 823–832. doi:10.1007/3-540-70659-3_87
24. A robust and accumulator-free ellipse Hough transform / X. Yu, H. W. Leong, C. Xu, Q. Tian // Proc. of the 12th ACM Intern. Conf. on Multimedia. New York, USA, 10–16 Oct. 2004. P. 256–259. doi:10.1145/1027527.1027585
25. Kurniawan R., Fuadi Z., Adriman R. Accumulator-free Hough Transform for Sequence Collinear Points // Aceh Intern. J. of Science and Technology. 2021. P. 74–83. doi:10.13170/aijst.10.2.20894
Рецензия
Для цитирования:
Монаков А.А. Алгоритм обнаружения треков на основе вычисления корреляции следов в аккумуляторе Хафа. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2023;26(2):65-77. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2023-26-2-65-77
For citation:
Monakov A.A. Track Detection Algorithm Based on Trace Correlation Using Hough Transform. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2023;26(2):65-77. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2023-26-2-65-77
Просмотров:
377
Послать статью по эл. почте 