【超越卡尔曼滤波器:一种基于深度学习的改进目标跟踪滤波器】所提出的滤波器在目标跟踪方面的表现优于传统的KF,特别是在非线性运动模式的情况下——这正是此滤波器最擅长的用例。
题目:Beyond Kalman Filters: Deep Learning-Based Filters for Improved Object Tracking
作者单位:贝尔格莱德大学

传统的基于检测的跟踪系统通常采用卡尔曼滤波器(Kalman Filter,KF)进行状态估计。然而,KF需要领域特定的设计选择,并且不适合处理非线性运动模式。为了解决这些限制作者提出了两种创新的数据驱动滤波方法。
第一种方法采用了一种贝叶斯滤波器,配备了一个可训练的运动模型来预测目标的未来位置,并将其预测结果与从目标检测器获得的观测值相结合,以增强边界框预测的准确性。此外,它摒弃了大多数与KF特征相关的领域特定设计选择。
第二种方法是一种端到端可训练的滤波器,进一步学习纠正检测器的错误,进一步减少了对领域专业知识的需求。此外,还介绍了一系列基于循环神经网络(Recurrent Neural Networks)、神经常微分方程(Neural Ordinary Differential Equations)和条件神经过程(Conditional Neural Processes)的运动模型架构,这些架构与所提出的滤波方法相结合。
在多个数据集上进行了广泛的评估,结果表明,所提出的滤波器在目标跟踪方面的表现优于传统的KF,特别是在非线性运动模式的情况下——这正是此滤波器最擅长的用例。还对滤波器进行了噪声鲁棒性分析,结果令人信服地表现出积极的效果。进一步提出了一种用于将观测值与轨迹相关联的新cost函数。所提出的跟踪器,将这种新的关联cost与所提出的滤波器相结合,在运动丰富的DanceTrack和SportsMOT数据集上,根据多个指标进行了多目标跟踪,表现优于传统的SORT方法和其他基于运动的跟踪器。
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