现代检测技术多传感器数据融合.ppt

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第第1111章章多传感器信息融合技术多传感器信息融合技术uu概概述述uu传感器信息融合的分类和结构传感器信息融合的分类和结构uu传感器信息融合的一般方法传感器信息融合的一般方法uu传感器信息融合的实例传感器信息融合的实例第一节第一节概概述述传感器信息融合技术是从多信息的视角进行传感器信息融合技术是从多信息的视角进行处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，处理及综合，得到各种信息的内在联系和规律，从而从而剔除无用的和错误的信息剔除无用的和错误的信息，保留正确的和有，保留正确的和有用的成分，最终实现信息的用的成分，最终实现信息的优化优化。

为智能信息处。

为智能信息处理技术的研究提供了新的观念。

理技术的研究提供了新的观念。

一、概念一、概念定义定义：

将经过集成处理的多传感器信息进将经过集成处理的多传感器信息进行合成，形成一种对外部环境或被测对象行合成，形成一种对外部环境或被测对象某一特征的表达方式某一特征的表达方式。

单一传感器只能获得环境或被测对象的部单一传感器只能获得环境或被测对象的部分信息段，而多传感器信息经过融合后能分信息段，而多传感器信息经过融合后能够完善地、准确地反映环境的特征。

经过够完善地、准确地反映环境的特征。

经过融合后的传感器信息具有以下特征：

融合后的传感器信息具有以下特征：

信息冗余性、信息互补性、信息实时性、信息冗余性、信息互补性、信息实时性、信息获取的低成本性信息获取的低成本性。

多传感器信息融合是人类和其它生物系统多传感器信息融合是人类和其它生物系统中普遍存在的一种基本功能，中普遍存在的一种基本功能，人类有将身体上的各种功能器官（眼、耳、人类有将身体上的各种功能器官（眼、耳、鼻、四肢）所探测的鼻、四肢）所探测的信息信息（景物、声音、气味景物、声音、气味和触觉和触觉）与与先验知识先验知识进行综合的能力，以便对进行综合的能力，以便对其周围的环境和正在发生的事件做出估计。

其周围的环境和正在发生的事件做出估计。

多传感器信息融合实际上是人对人脑综合多传感器信息融合实际上是人对人脑综合处理复杂问题的一种功能模拟。

处理复杂问题的一种功能模拟。

在多传感器系统中，在多传感器系统中，各种传感器提供的信息可能具有不各种传感器提供的信息可能具有不同的特点：

同的特点：

时变的或者非时变的，实时的或者非实时的，时变的或者非时变的，实时的或者非实时的，模糊的或者确定的，精确的或者不完整的，相互支持的模糊的或者确定的，精确的或者不完整的，相互支持的或者互补的。

或者互补的。

信息融合的目标信息融合的目标是基于各种传感器分离观测信息，通过是基于各种传感器分离观测信息，通过对信息的优化组合导出更多的有效信息。

这是最佳协同对信息的优化组合导出更多的有效信息。

这是最佳协同作用的效果，它的最终目的是利用多个传感器共同或联作用的效果，它的最终目的是利用多个传感器共同或联合操作的优势来提高整个系统的有效性。

合操作的优势来提高整个系统的有效性。

数学基础的支持：

概率论、随机过程、数理统计、概率论、随机过程、数理统计、参数估计、滤波理论；分形、混沌、模糊推理、参数估计、滤波理论；分形、混沌、模糊推理、人工神经网络等人工神经网络等二、意义及应用二、意义及应用主要作用及意义可归纳为以下几点：

主要作用及意义可归纳为以下几点：

（11）提提高高信信息息的的准准确确性性和和全全面面性性。

与与一一个个传传感感器器相相比比，多多传传感感器器数数据据融融合合处处理理可可以以获获得得有有关关周周围围环环境境更更准确、全面的信息；准确、全面的信息；（22）降降低低信信息息的的不不确确定定性性。

一一组组相相似似的的传传感感器器采采集集的的信信息息存存在在明明显显的的互互补补性性，这这种种互互补补性性经经过过适适当当处处理理后后，可可以以对对单单一一传传感感器器的的不不确确定定性性和和测测量量范范围围的的局局限限性进行补偿；性进行补偿；（44）提提高高系系统统的的可可靠靠性性。

某某个个或或某某几几个个传传感感器器失失效效时，系统仍能正常运行；时，系统仍能正常运行；（55）增加系统的实时性增加系统的实时性。

应用领域：

机动目标跟踪、分布监测机动目标跟踪、分布监测融合、多传感器跟踪与定位、分布信融合、多传感器跟踪与定位、分布信息融合、目标识别与决策信息融合、息融合、目标识别与决策信息融合、态势评估与威胁估计等领域的理论及态势评估与威胁估计等领域的理论及应用研究应用研究（1111）信息融合系统采用多种传感器收集信息，包括声、）信息融合系统采用多种传感器收集信息，包括声、）信息融合系统采用多种传感器收集信息，包括声、）信息融合系统采用多种传感器收集信息，包括声、光、电、运动、视觉、触觉、力觉以及语言文字。

光、电、运动、视觉、触觉、力觉以及语言文字。

（2222）信息融合技术中的分布式信息处理结构通过）信息融合技术中的分布式信息处理结构通过）信息融合技术中的分布式信息处理结构通过）信息融合技术中的分布式信息处理结构通过无线无线无线无线网络、有线网络，智能网络，宽带智能综合数字网络网络、有线网络，智能网络，宽带智能综合数字网络网络、有线网络，智能网络，宽带智能综合数字网络网络、有线网络，智能网络，宽带智能综合数字网络等等等等汇集信息，传给融合中心进行融合。

除了自然汇集信息，传给融合中心进行融合。

除了自然（物理物理物理物理）信信信信息外，信息融合技术还融合社会类信息。

息外，信息融合技术还融合社会类信息。

（3）3）3）3）信息融合采用信息融合采用信息融合采用信息融合采用分形、混沌、模糊推理、人工神经网分形、混沌、模糊推理、人工神经网分形、混沌、模糊推理、人工神经网分形、混沌、模糊推理、人工神经网络络络络等数学和物理的理论及方法。

等数学和物理的理论及方法。

（4）（4）（4）（4）它的发展方向是对非线性、复杂环境因素的不同性它的发展方向是对非线性、复杂环境因素的不同性它的发展方向是对非线性、复杂环境因素的不同性它的发展方向是对非线性、复杂环境因素的不同性质的信息进行综合、相关，从各个不同的角度去观察、质的信息进行综合、相关，从各个不同的角度去观察、质的信息进行综合、相关，从各个不同的角度去观察、质的信息进行综合、相关，从各个不同的角度去观察、探测世界。

探测世界。

11、在信息电子学领域、在信息电子学领域22、在计算机科学领域、在计算机科学领域在计算机科学中，目前正开展着并行数据库、主动在计算机科学中，目前正开展着并行数据库、主动在计算机科学中，目前正开展着并行数据库、主动在计算机科学中，目前正开展着并行数据库、主动数据库、多数据库的研究。

信息融合要求系统能适数据库、多数据库的研究。

信息融合要求系统能适应变化的外部世界，因此，空间、时间数据库的概应变化的外部世界，因此，空间、时间数据库的概应变化的外部世界，因此，空间、时间数据库的概应变化的外部世界，因此，空间、时间数据库的概念应运而生，为数据融合提供了保障。

念应运而生，为数据融合提供了保障。

信息融合处理过程要求有相应的数据库原理和结构，信息融合处理过程要求有相应的数据库原理和结构，信息融合处理过程要求有相应的数据库原理和结构，信息融合处理过程要求有相应的数据库原理和结构，以便融合随时间、空间变化的数据。

在信息融合的以便融合随时间、空间变化的数据。

在信息融合的思想下，提出的思想下，提出的思想下，提出的思想下，提出的空间、时间数据库空间、时间数据库空间、时间数据库空间、时间数据库，是计算机科学，是计算机科学，是计算机科学，是计算机科学的一个重要的研究方向。

的一个重要的研究方向。

33、在自动化领域、在自动化领域以各种控制理论为基础，信息融合技术采用以各种控制理论为基础，信息融合技术采用以各种控制理论为基础，信息融合技术采用以各种控制理论为基础，信息融合技术采用模糊控制、模糊控制、模糊控制、模糊控制、智能控制、进化计算智能控制、进化计算智能控制、进化计算智能控制、进化计算等系统理论，结合生物、经济、社等系统理论，结合生物、经济、社等系统理论，结合生物、经济、社等系统理论，结合生物、经济、社会、军事等领域的知识，进行定性、定量分析。

会、军事等领域的知识，进行定性、定量分析。

目前的控制技术，已从程序控制进入了建立在信息融合目前的控制技术，已从程序控制进入了建立在信息融合目前的控制技术，已从程序控制进入了建立在信息融合目前的控制技术，已从程序控制进入了建立在信息融合基础上的智能控制。

基础上的智能控制。

智能控制系统不仅用于军事，还应智能控制系统不仅用于军事，还应智能控制系统不仅用于军事，还应智能控制系统不仅用于军事，还应用于工厂企业的生产过程控制和产供销管理、城市建设用于工厂企业的生产过程控制和产供销管理、城市建设用于工厂企业的生产过程控制和产供销管理、城市建设用于工厂企业的生产过程控制和产供销管理、城市建设规划、道路交通管理、商业管理、金融管理与预测、地规划、道路交通管理、商业管理、金融管理与预测、地规划、道路交通管理、商业管理、金融管理与预测、地规划、道路交通管理、商业管理、金融管理与预测、地质矿产资源管理、环境监测与保护、粮食作物生长监测、质矿产资源管理、环境监测与保护、粮食作物生长监测、质矿产资源管理、环境监测与保护、粮食作物生长监测、质矿产资源管理、环境监测与保护、粮食作物生长监测、灾害性天气预报及防治等涉及宏观、微观和社会的各行灾害性天气预报及防治等涉及宏观、微观和社会的各行灾害性天气预报及防治等涉及宏观、微观和社会的各行灾害性天气预报及防治等涉及宏观、微观和社会的各行各业。

各业。

多传感器数据融合技术可以对不同类型的数据和多传感器数据融合技术可以对不同类型的数据和信息在信息在不同层次不同层次上进行综合，它处理的不仅仅是上进行综合，它处理的不仅仅是数据，还可以是证据和属性等。

数据，还可以是证据和属性等。

第二节第二节传感器信息融合功能和结构传感器信息融合功能和结构数据融合层次的划分主要有两种方法。

数据融合层次的划分主要有两种方法。

第一种方法是将数据融合划分为低层（数据级或第一种方法是将数据融合划分为低层（数据级或像素级）、中层（特征级）和高层（决策级）。

像素级）、中层（特征级）和高层（决策级）。

另一种方法将是将传感器集成和数据融合划分为另一种方法将是将传感器集成和数据融合划分为信号级、证据级和动态级。

信号级、证据级和动态级。

一、传感器信息融合的级别一、传感器信息融合的级别v基于基于像素层像素层融合的面部表情识别融合的面部表情识别v基于基于特征层特征层融合的面部表情识别融合的面部表情识别v基于基于决策层决策层融合的面部表情识别融合的面部表情识别以基于信息融合的面部表情分析与识别为例以基于信息融合的面部表情分析与识别为例基于像素层融合的面部表情识别基于像素层融合的面部表情识别这种方法对每幅图像预处理之前进行像素层融这种方法对每幅图像预处理之前进行像素层融合后合后,得到一个融合的人脸图像数据得到一个融合的人脸图像数据,并在此基并在此基础上再进行特征提取和面部表情识别。

础上再进行特征提取和面部表情识别。

基于特征层融合的面部表情识别基于特征层融合的面部表情识别这种方法对每

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