第九讲多传感器信息.ppt

1、9 信息融合系统的应用信息融合系统的应用信信息息融融合合（数数据据融融合合）的的最最初初应应用用于于军军事事领领域域，也也是是其其主主要要的的应应用用，如如陆陆空空中中目目标标的的探探测测、识识别别、跟跟踪踪，通通过过融融合合中中心心，把把雷雷达达、红红外外传传感感器器、声声纳纳和和其其他他传传感感器器的的不不同同信信息息加加以以融融合合，用用于于车车辆辆的的自自动动探探测测，静静态态和和动动态图象获得的属性在决策层的融合，态图象获得的属性在决策层的融合，另另一一类类应应用用是是关关于于战战场场的的侦侦察察、战战术术态态势势评评估估、威威胁胁评评估估和和目目标标探探测测，它它们们是是基基于于有

2、有关关敌敌人人的的先先验验知知识识和和陆陆地地观观察察，这这些些信信息息经经常常是是模模糊糊和和不不确确定定的的，其其他他诸诸如如天天气气和和飞飞行行的的观观测测可可以以作作为为补补充充，基基于于生生物物量量测测（声声音音、脸脸、轮轮廓廓和和指指纹纹）身身份份识识别别可可以以增增进进信信息息融融合。合。9.1 在军事领域的应用在军事领域的应用信息融合在军事上的应用还可扩充到以下一些方面：信息融合在军事上的应用还可扩充到以下一些方面：采用多传感器的自主武器系统；采用多传感器的自主武器系统；由由多多个个平平台台（如如侦侦察察机机、舰舰艇艇、卫卫星星、地地面面站站）组成的大范围监视系统或分布式传感器

3、网络；组成的大范围监视系统或分布式传感器网络；采采用用多多个个传传感感器器进进行行截截获获、跟跟踪踪和和指指令令制制导导的的火火控系统；控系统；指指示示和和告告警警（I&WI&W）系系统统，其其任任务务是是评评定定威威胁胁和和敌敌方意图；方意图；军事部队的指挥和控制站。军事部队的指挥和控制站。Example 1:美韩演习、美日演习美韩演习、美日演习划定演习区实际演习区170公里Example 2:中国解放军导弹部队渤海实弹中国解放军导弹部队渤海实弹演习演习 据中国军网报道，北空导弹某团官兵在据中国军网报道，北空导弹某团官兵在渤海，针对未来地面防空需要，积极研究渤海，针对未来地面防空需要，积极研

4、究复复杂电磁环境杂电磁环境下快速展开兵器，夜间捕捉目标，下快速展开兵器，夜间捕捉目标，连续抗击进袭等作战新模式，深化体系对抗连续抗击进袭等作战新模式，深化体系对抗演练，演练，不断锤炼官兵实战技能，防空利剑得不断锤炼官兵实战技能，防空利剑得到更好地淬火磨砺，实弹射击取得到更好地淬火磨砺，实弹射击取得6 6发发6 6中的中的佳绩。佳绩。2929日夜间，中国军网继续发布北海舰队航日夜间，中国军网继续发布北海舰队航空兵空兵飞飞豹豹战机训练图片，称北海舰队航空兵战机训练图片，称北海舰队航空兵加强了夜间远程奔袭作战训练，加强了夜间远程奔袭作战训练，飞豹战机编飞豹战机编队夜间起飞，实施隐蔽出航和夜间海上低空

5、队夜间起飞，实施隐蔽出航和夜间海上低空突防作战，强化快速反应、远程机动和突击突防作战，强化快速反应、远程机动和突击作战能力。作战能力。北海舰队的海上防区为连云港以北的黄海北海舰队的海上防区为连云港以北的黄海海域和渤海湾。海域和渤海湾。主要的任务：一是保卫首都的主要的任务：一是保卫首都的海上门户；二是警戒美日韩军事联盟对我国的海上门户；二是警戒美日韩军事联盟对我国的海上威胁。海上威胁。在在19961996年台海危机时，美国就曾出年台海危机时，美国就曾出动两个航母战斗群进入该地区进行威慑，中国动两个航母战斗群进入该地区进行威慑，中国军方对此大为震动。自那时起，解放军海军看军方对此大为震动。自那时起

6、，解放军海军看到了自己与美军之间的巨大差距，也促使了高到了自己与美军之间的巨大差距，也促使了高层加快海军现代化的步伐，经过十几年的建设，层加快海军现代化的步伐，经过十几年的建设，北海舰队得到了很大的发展，实力居三大舰队北海舰队得到了很大的发展，实力居三大舰队之首，也可以看出高层对北海舰队的重视。此之首，也可以看出高层对北海舰队的重视。此次装备新歼轰次装备新歼轰-7“-7“飞豹飞豹”战机，可以更好的加战机，可以更好的加强北海舰队的应对能力，有效的回应美日韩联强北海舰队的应对能力，有效的回应美日韩联盟对我国的威胁。盟对我国的威胁。信息融合也大量用于地球科学（卫星图象、信息融合也大量用于地球科学（卫

7、星图象、遥感），主要目的是对图象的分类解释，通过遥感），主要目的是对图象的分类解释，通过多属性的融合可以加强对道路、机场、山脉和多属性的融合可以加强对道路、机场、山脉和冰块的探测，对同一场景的不同分辨率的融合冰块的探测，对同一场景的不同分辨率的融合可以得到比所有输入都精细的图象。可以得到比所有输入都精细的图象。民用领域应用：民用领域应用：机器人及智能车辆（环境识别、定位和导航）机器人及智能车辆（环境识别、定位和导航），对机器人的实时定位的研究已经实现，利用，对机器人的实时定位的研究已经实现，利用照相机、雷达、红外获得的信息对环境重构可照相机、雷达、红外获得的信息对环境重构可以采用网格编码。导航

8、包括车辆之间的避免碰以采用网格编码。导航包括车辆之间的避免碰撞和轨迹跟踪。撞和轨迹跟踪。医学诊断及人体建模，血管的医学诊断及人体建模，血管的3D3D重构等，也有一些应用于工业工程（故障诊重构等，也有一些应用于工业工程（故障诊断、过程监视、经济、交通管制）领域。断、过程监视、经济、交通管制）领域。另另外外，如如：气气象象预预报报、保保密密领领域域、农农业业应应用用领领域域、现现代代制制造造领领域域和和经经济济商商业业领领域域等等等等。信信息息融融合合还还被被用用于于火火车车、船船舶舶定定位位、鱼鱼类类识识别别或或车车辆辆通通过过的的探探测测等等等等。信信息息融融合合技技术术应应用用范范围围日日趋

9、趋广广泛泛。其其实实际际应应用用取取得得成成效效的的例例子子不不胜胜枚枚举举，如如突突尼尼斯斯科科学学家家利利用用一一种种基基于于物物理理规规则则的的物物理理系系统统融融合合方方法法，在在甲甲烷烷氢氢氧氧化化物物探探测测中中，取取得得了了满满意意的的效效果果；法法国国科科学学家家利利用用风风速速和和风风向向信信息息进进行行融融合合，较较好好地地解解决决了了风风场场问问题题；美美国国科科学学家家研研制制了了一一种种融融合合系系统统（LandsatLandsat），可可用来监控植被的变化情况等。用来监控植被的变化情况等。Example 3:数字滤波技术数字滤波技术假设有如下一组检测点假设有如下一组

10、检测点算术平均滤波法算术平均滤波法就是连续取就是连续取n个采样值进行算术平均。个采样值进行算术平均。适用情况：适用情况：对一般具有随机干扰的信号进行滤波。对一般具有随机干扰的信号进行滤波。该滤波法对信号的平滑程度取决于该滤波法对信号的平滑程度取决于n。当当n较大时，较大时，平滑度高，但灵敏度低；当平滑度高，但灵敏度低；当n较小时，平滑度低，较小时，平滑度低，但灵敏度高。在要求计算速度较高的实时系统中，但灵敏度高。在要求计算速度较高的实时系统中，不宜采用该法。不宜采用该法。Example 4:步态识别中的特征融合步态识别中的特征融合分类结果图 像 预 处理步态检测特征提取步 态识别图像输入图图9

11、.1 步态识别基本框架图步态识别基本框架图Fig.9.1 Gait recognition framework 步态识别主要是通过分析人的行走状态的步态识别主要是通过分析人的行走状态的变化来判别其身份的，它是一种综合计算机视变化来判别其身份的，它是一种综合计算机视觉、图像处理和模式识别的识别技术。步态识觉、图像处理和模式识别的识别技术。步态识别主要分为：步态检测、特征提取以及步态识别主要分为：步态检测、特征提取以及步态识别三个步骤：别三个步骤：图图9.2 步态数据库中其中一个人的步态步态数据库中其中一个人的步态(a)普通条件下静态能量图普通条件下静态能量图 (b)普通条件下动态能量图普通条件下

12、动态能量图 图图9.3 步态能量图的分割步态能量图的分割图图9.4 Zernike 矩特征矩特征图图9.5 小波矩特征小波矩特征同一人的两组数据得到的Zernike矩不同人的两组数据得到的Zernike矩同一人的两组数据得到的小波矩不同人的两组数据得到的小波矩融合特征融合特征表表9.1 9.1 单特征和特征融合在单特征和特征融合在Dataset ADataset A上的识别率比较上的识别率比较方法方法识别率率（%）方法方法1 86.25方法方法288.75方法方法391.25方法方法492.50 在上表中，方法在上表中，方法1为用小波矩提取分割得到的动为用小波矩提取分割得到的动态能量图（态能量

13、图（Dynamic GEI）特征的识别率；方法）特征的识别率；方法2为用为用Zernike矩提取分割得到的静态能量图（矩提取分割得到的静态能量图（Static GEI）特征的识别率；方法特征的识别率；方法3为将小波矩和为将小波矩和Zernike提取原始提取原始的步态能量图（的步态能量图（GEI）特征融合后的识别率。）特征融合后的识别率。表表9.1 9.1 单特征和特征融合在单特征和特征融合在Dataset ADataset A上的识别率比较上的识别率比较方法方法识别率率（%）方法方法1 86.25方法方法288.75方法方法391.25方法方法492.50 方法方法4为将用为将用Zernike矩提取的静态能量图特征与矩提取的静态能量图特征与用小波矩提取的静态能量图（用小波矩提取的静态能量图（GEI）特征融合后的识别）特征融合后的识别率。率。Thank you!