跟着鲁sir学CV_Opencv(10)卡尔曼滤波

2024-05-23 23:12

本文主要是介绍跟着鲁sir学CV_Opencv(10)卡尔曼滤波,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

简介

卡尔曼滤波器由鲁道夫·卡尔曼(Rudolf E. Kálmán)在1960年提出,广泛应用于导航系统、信号处理、机器人定位、金融等多个领域。

主要分为两阶段:预测与更新

贝叶斯滤波器

贝叶斯框架下:预测(先验)+观测(似然,有噪声)→目标状态

状态描述:向量(位置,姿态,速度,加速度...)

观测描述:(位置,速度...)有噪声

滤波器求解

两个假设

预测 p(x_{i}|y_{1:i-1})

更新

预测与观测连乘,形成后验

使得后验概率最大

卡尔曼滤波

x_{i}=g(x_{i-1},q_{i-1})

这一次状态与上一次状态和过程噪声有关

y_{i}=h(x_{i},r_{i})

这一次观测与这一次状态和观测噪声有关

【注】噪声都服从高斯分布

状态转移概率     p(x_{i}|x_{i-1}) 线性

x_{i}=D_{i}x_{i-1}+q_{i-1}

q_i-1服从N(0,Q_{i-1})

观测概率     p(y_{i}|x_{i}) 线性

y_{i}=M_{i}x_{i}+r_{i}

ri服从N(0,Ri)

左侧上两个为预测的均值和标准差

若 \sigma_{i}^{-}=0

则经过计算约去,\bar{x}_{i}^{+}=\bar{x}_{i}^{-} 以预测为主

若 r_{i}=0

则 \bar{x}_{i}^{+}=\tfrac{y_{i}}{m_{i}} 与预测无关,以观察为主

粒子滤波 非线性

重要性采样

但是不一定好酸,所以用下面这个

回到重要性采样

认为只定了q(x)分布,独立采样k个结果的值

类比,引入重要性采样q分布

然后计算Wi,最后得到递推公式

但是这有一个粒子权重退化的问题,就是,一开始权重大的迭代会更加突出,一开始权重小的迭代后更小

解决:重采样

用个数代替权值,每个粒子概率是1%

上下两个表达方式一致

则 w消去,因为都是一样的1%

计算过程

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