(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある観測時刻においてセンサにより多目標を観測して得られたそれぞれの観測値の集合を１フレームとし、複数の観測時刻における観測結果である複数のフレームに含まれる観測値の相関に基づいて、多目標のそれぞれの航跡を生成する追尾処理を実行する多目標追尾装置であって、
最新の観測時刻よりも１回前の観測時刻に相当する前観測時刻で多重仮説追尾法による追尾処理が実行され、かつ前観測時刻で追尾が困難であると判定された場合には、前記複数のフレームに跨る観測値を用いて多次元の相関を取りながら、複数フレーム割当法による相関処理により、最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を相関解として求め、最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＦＡ追尾処理部と、
前観測時刻で多重仮説追尾法による追尾処理が実行されていなかった場合、または前観測時刻で追尾が困難でないと判定されていた場合には、最新の観測時刻における観測値に相当する最新観測値と前観測時刻における航跡の２次元の相関を取り、複数の仮説を生成しながら最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＨＴ追尾処理部と、
前記ＭＨＴ追尾処理部による追尾処理実行中に、信頼度の高い順に順位付けして生成された仮説の状況から追尾が困難であるかどうかを判定するＭＨＴ仮説監視部と、
前記ＭＦＡ追尾処理部で生成された相関解を前記ＭＨＴ追尾処理部の仮説として置き換えるＭＨＴ仮説設定部と
を備え、
前記ＭＨＴ仮説監視部は、
前記ＭＨＴ追尾処理部が生成した第１位の仮説と第２位の仮説の信頼度の差が第１閾値以上の場合には追尾が困難でないと判定し、第１位の仮説と第２位の仮説の信頼度の差が前記第１閾値未満の場合には追尾が困難であると判定する第１の判定手法、
前記ＭＨＴ追尾処理部が最終的に維持する仮説数を自然数ｍとした場合に、前記ＭＨＴ追尾処理部が生成した第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差が第２閾値以上の場合には追尾が困難でないと判定し、第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差が前記第２閾値未満の場合には追尾が困難であると判定する第２の判定手法、
前記ＭＨＴ追尾処理部が生成したある観測時刻における第１位の仮説と第２位の仮説の子孫の仮説の順位の変動がない場合には追尾が困難でないと判定し、仮説の順位の変動があった場合には追尾が困難であると判定する第３の判定手法
のいずれかの手法を用いて、仮説の状況から追尾が困難であるかどうかを判定する
ことを特徴とする多目標追尾装置。
【請求項２】
ある観測時刻においてセンサにより多目標を観測して得られたそれぞれの観測値の集合を１フレームとし、複数の観測時刻における観測結果である複数のフレームに含まれる観測値の相関に基づいて、多目標のそれぞれの航跡を生成する追尾処理を実行する多目標追尾装置であって、
最新の観測時刻における観測値に相当する最新観測値と最新の観測時刻よりも１回前の観測時刻に相当する前観測時刻における航跡の２次元の相関を取り、信頼度の高い順に順位付けした複数の仮説を生成しながら最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＨＴ追尾処理部と、
前記ＭＨＴ追尾処理部と並行して、前記複数のフレームに跨る観測値を用いて多次元の相関を取りながら、複数フレーム割当法による相関処理により、最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を相関解として求め、最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＦＡ追尾処理部と、
前記ＭＨＴ追尾処理部によって生成された第１位の仮説と前記ＭＦＡ追尾処理部によって生成された相関解の尤度を比較する解比較部と、
前記解比較部による比較結果として、前記ＭＦＡ追尾処理部の相関解の尤度が大きい場合には、前記ＭＨＴ追尾処理部の第１位の仮説によって特定される最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を、前記ＭＦＡ追尾処理部の相関解に基づく多目標のそれぞれに対応する観測値の選択と同一となるように置き換えるＭＨＴ仮説修正部と、
前記解比較部による比較結果として、前記ＭＨＴ追尾処理部の第１位の仮説の尤度が大きい場合には、前記ＭＦＡ追尾処理部の相関解によって特定される最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を、前記ＭＨＴ追尾処理部の第１位の仮説によって特定される最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択と同一となるように置き換えるＭＦＡ相関解修正部と
を備えたことを特徴とする多目標追尾装置。
【請求項３】
ある観測時刻においてセンサにより多目標を観測して得られたそれぞれの観測値の集合を１フレームとし、複数の観測時刻における観測結果である複数のフレームに含まれる観測値の相関に基づいて、多目標のそれぞれの航跡を生成する追尾処理を実行する多目標追尾装置であって、
最新の観測時刻における観測値に相当する最新観測値と最新の観測時刻よりも１回前の観測時刻に相当する前観測時刻における航跡の２次元の相関を取り、信頼度の高い順に順位付けした複数の仮説を生成しながら最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＨＴ追尾処理部と、
前記複数のＮ（Ｎは２以上の整数）フレームに跨る観測値を用いて多次元の相関を取りながら、複数フレーム割当法による相関処理により、最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を相関解として求め、最新の観測時刻における新たな航跡をそれぞれ生成する複数ｍ（ｍは２以上の整数）個のＭＦＡ追尾処理部と、
前記ＭＨＴ追尾処理部によって生成された上位のｍ個の仮説について各仮説に含まれる航跡の平滑値としてｍ個の平滑値を算出し、算出した前記ｍ個の平滑値を前記複数ｍ個のＭＦＡ追尾処理部のそれぞれの入力データの第１フレームとするＭＦＡ初期解生成部と、
前記複数ｍ個のＭＦＡ追尾処理部によって生成された複数ｍ個の相関解の中から最も尤度の高い相関解を選択する解調整部と、
前記解調整部によって選択された前記相関解に含まれる航跡を表示する航跡表示部と
を備えたことを特徴とする多目標追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーダ等のセンサシステムにおいて、目標位置を観測するセンサから得られる観測値を使って航跡を生成する追尾技術に関し、特に、この追尾に関して相関の問題を多次元的に解く技術において、演算時間を削減し、かつ良好の追尾性能を実現するための相関解を導出する多目標追尾装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、センサにより目標を観測して得られた観測値を使って目標を追尾する技術については既に多くの論文、特許等の文献で取り挙げられており、その装置および方法については様々な提案がなされている。
【０００３】
近接多目標を追尾する場合や、クラッタ等の不要信号環境下で目標を追尾する場合、相関の決定方法は追尾性能を左右する重要な部分である。相関とは、図１２に示す様な、各観測時刻で複数の観測値が得られた場合、「観測時刻ｔ１から観測時刻ｔ３に至るどの観測値を同じ目標と見なすか」を示すものである。
【０００４】
この相関決定の方式としては、図１３に示す様に、各観測時刻毎に航跡を生成し、１観測時刻前の航跡と最新観測時刻の観測値の対応付けを行う方式が用いられてきた。この航跡と観測値の２次元の相関を決定する方法については様々なものがあるが、一つの例としては、各々の既存航跡に対して可能な相関全てを考慮して仮説を構成し、各々の相関の尤もらしさを基に仮説の信頼度を計算する多重仮説追尾法（ＭＨＴ：Multiple Hypothesis Tracking）がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
上記の技術は既存の航跡と最新の観測値の割り当てを決定する方式であるが、さらなる相関性能の向上を目指し、図１４の様に、複数観測時刻に跨る観測値の相関をまとめて計算して航跡を生成するアルゴリズムとして複数フレーム割当法（ＭＦＡ：Multiple Frame Assignment）がある（例えば、非特許文献２参照）。なお、ここでフレームとは、１観測時刻において得られた観測値の集合である。
【０００６】
この複数フレーム割当法では、Ｎ（自然数）観測時刻に跨る観測値の相関決定をＮ次元の割り当て問題に変換して解く。定式化された割り当て問題を以下に示す。
【０００７】
【数１】
0005197154.tif 000002
【０００８】
ここで、コスト行列ｃｉ１，…，ｉＮは、観測値ｉ１，…，ｉＮから航跡を生成するのにかかるコストであり、通常、航跡尤度比の逆数を使用する。
【０００９】
【数２】
0005197154.tif 000003
【００１０】
上記の割り当て問題は、コスト行列の各次元から要素を一つずつ選択して、選択した要素を最小にするという問題である。簡単な例として、Ｎ＝２の場合の観測値と対応するコスト行列の例を図１５に示す。このコスト行列から得られる解の例と対応する航跡の構成を図１６に示す。この解によるコストは、「１」が設定された部分に対応するコスト行列の要素の和をとって、ｃ１１＋ｃ２４＋ｃ３２＋ｃ４３となる。また、制約条件は、「１」と設定される要素の列が重複してはならないことを示す。例えば、図１７の様な、相関決定は、第２観測時刻における第２要素に重複して「１」が設定されており、制約条件を満たさない。これは追尾において、１つの観測値を重複して使用していることに相当する。
【００１１】
以上に説明したＮ次元の割り当てで実現可能な（制約条件を満たす）解の数は、観測値の数に応じて指数的に増加する。そのため、コストを最小とする最適解を得るためには、処理時間が観測値の数や処理する次元数Ｎに応じて指数的に増加するという問題がある。これを解決するために、上記の非特許文献２で示されている方式ではラグランジェ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）緩和法を使って、Ｎ次元の割り当て問題を２次元に緩和しながら準最適な解を得る。
【００１２】
非特許文献２で示された従来の複数フレーム割当法による多目標追尾装置について図１８及び図１９を参照しながら説明する。図１８は、複数フレーム割当法による従来の多目標追尾装置の構成を示す図である。また、図１９は、複数フレーム割当法による従来の多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【００１３】
図１７において、従来の複数フレーム割当法による多目標追尾装置は、目標位置を観測するセンサ１と、ＭＦＡ追尾処理部４と、航跡表示部６とが設けられている。また、ＭＦＡ追尾処理部４は、コスト行列計算部４１と、Ｌａｇｒａｎｇｅ乗数設定部４２と、Ｌａｇｒａｎｇｅ緩和解算出部４３と、実現可能解算出部４４と、緩和解とコスト記憶部４５と、実現可能解とコスト記憶部４６とが設けられている。
【００１４】
まず、ステップ９０１において、コスト行列計算部４１は、センサ１から得られた過去から最新までのＮ観測時刻分の観測値を入力する。
【００１５】
次に、ステップ９０２において、コスト行列計算部４１は、各観測時刻から一つずつ観測値を選択し、その観測値の組み合わせによって形成される航跡の尤度比を計算し、その逆数を使ってコスト行列を計算する。
【００１６】
次に、ステップ９０３において、Ｌａｇｒａｎｇｅ乗数設定部４２は、制約条件を緩和するためのラグランジェ乗数の設定を行う。このラグランジェ乗数は、第３観測時刻から第Ｎ観測時刻に至る観測値全てについて設定される。
【００１７】
観測値ｊｒに関するラグランジェ乗数をｕｊｒとする。このラグランジェ乗数を設定することにより、Ｎ次元のコスト行列の第１次元〜第Ｎ次元の観測値に関する制約を２次元に緩和することができる。この緩和によりコスト関数は２次元のコスト行列に変形され、その要素は以下の式で表せる。
【００１８】
【数３】
0005197154.tif 000004
【００１９】
このステップ９０３における処理の一例として、初期のラグランジェ乗数を全て０に設定する。
【００２０】
次に、ステップ９０４おいて、Ｌａｇｒａｎｇｅ緩和解算出部４３は、乗数によって緩和された２次元の割り当て問題の解を算出する。この２次元解の算出方法は、ハンガリー法等の高速な解導出方式があり、そのうちの何れかを使用する。導出された緩和解のコストをｑ（ｕ）とし、緩和解とコスト記憶部４５に記憶する。
【００２１】
次に、ステップ９０５において、実現可能解算出部４４は、上記の緩和解を修正して、全ての制約条件を満たす実現可能解を導出する。導出された実現可能解のコストをν（オーバーラインｚ）とし、実現可能解とコスト記憶部４６に記憶する。なお、オーバーラインｚは、ｚの上に−があることを表す。
【００２２】
次に、ステップ９０６において、実現可能解算出部４４は、ラグランジェ緩和解のコストｑ（ｕ）と実現可能解のコストν（オーバーラインｚ）の差をｑ（ｕ）で割った値を算出し、それがあらかじめ設定した閾値パラメータ以下であったら、ステップ９０８へ進む。また、閾値条件を満たさない場合は、ステップ９０７へ進む。
【００２３】
ステップ９０７において、閾値条件を満たさない場合には、Ｌａｇｒａｎｇｅ乗数設定部４２は、ラグランジェ乗数の再設定を行う。この再設定では、最新の緩和解における制約条件の逸脱具合に応じた乗数設定を行う。
【００２４】
このラグランジェ乗数再設定ステップ９０７を実行した場合は、以降、ラグランジェ緩和解算出ステップ９０４と、実現可能解算出ステップ９０５が、閾値条件を満たすまで繰り返される。
【００２５】
ステップ９０８において、航跡表示部６は、実現可能解をこのＮ次元割り当て問題の準最適解として出力する。
【００２６】
上記の複数フレーム割当法ＭＦＡは、相関性能が高いものの、演算負荷が重いという問題があった。この問題を解決するために、複数フレーム割当法による追尾方式と２次元相関による追尾方式を併用する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００２７】
図２０は、この併用技術の構成を示す図である。この併用技術では、観測時刻を観測間隔で割った値（処理回数）があらかじめパラメータとして設定されていた値ｎの倍数である場合には複数フレーム割り当て処理を行い、そうでない場合には２次元相関算出処理を行う。
【００２８】
【特許文献１】特開２００７−２１２２４４号公報
【非特許文献１】Donald B. Reid “An Algorithm for Tracking Multiple Targets”(IEEE Transactions on Automatic Control, Vol.AC-24, No6, December,1979)
【非特許文献２】A. B. Poore and A. J. Robertson III “A New Multi-dimensional Data Association Algorithm for Multisensor-Multitarget Tracking”(Proc. Of SPIE vol.2561,1995)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
追尾における相関処理は、センサの探知状況が良好で周囲に他の目標や不要信号が存在しない場合は正解を導くのが容易であるが、目標の探知抜けが起きたり、周囲に不要信号が発生したりする場合には困難となる。容易な場合には従来の２次元相関による追尾方式で十分であり、困難な場合にはＭＦＡ追尾方式を適用した方が、一般に正解が得られる確率が高い。よって、追尾が容易な場合に２次元相関を適用し、困難な場合にＭＦＡ追尾処理を適用する切り替え方式が理想的である。しかし、上記の特許文献１の従来技術は、二つの追尾アルゴリズムの切り替え時期が固定的であり、追尾の難易度によってアルゴリズムの切り替えを行うことができないという問題点があった。
【００３０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、追尾の難易度に応じてアルゴリズムの切り換えを行うことができ、演算負荷の削減と正確な相関解の導出を両立させることができる多目標追尾装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
この発明に係る多目標追尾装置は、ある観測時刻においてセンサにより多目標を観測して得られたそれぞれの観測値の集合を１フレームとし、複数の観測時刻における観測結果である複数のフレームに含まれる観測値の相関に基づいて、多目標のそれぞれの航跡を生成する追尾処理を実行する多目標追尾装置であって、最新の観測時刻よりも１回前の観測時刻に相当する前観測時刻で多重仮説追尾法による追尾処理が実行され、かつ前観測時刻で追尾が困難であると判定された場合には、前記複数のフレームに跨る観測値を用いて多次元の相関を取りながら、複数フレーム割当法による相関処理により、最新の観測時刻における多目標のそれぞれに対応する観測値の選択を相関解として求め、最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＦＡ追尾処理部と、前観測時刻で多重仮説追尾法による追尾処理が実行されていなかった場合、または前観測時刻で追尾が困難でないと判定されていた場合には、最新の観測時刻における観測値に相当する最新観測値と前観測時刻における航跡の２次元の相関を取り、複数の仮説を生成しながら最新の観測時刻における新たな航跡を生成するＭＨＴ追尾処理部と、前記ＭＨＴ追尾処理部による追尾処理実行中に、信頼度の高い順に順位付けして生成された仮説の状況から追尾が困難であるかどうかを判定するＭＨＴ仮説監視部と、前記ＭＦＡ追尾処理部で生成された相関解を前記ＭＨＴ追尾処理部の仮説として置き換えるＭＨＴ仮説設定部とを備え、前記ＭＨＴ仮説監視部は、前記ＭＨＴ追尾処理部が生成した第１位の仮説と第２位の仮説の信頼度の差が第１閾値以上の場合には追尾が困難でないと判定し、第１位の仮説と第２位の仮説の信頼度の差が前記第１閾値未満の場合には追尾が困難であると判定する第１の判定手法、前記ＭＨＴ追尾処理部が最終的に維持する仮説数を自然数ｍとした場合に、前記ＭＨＴ追尾処理部が生成した第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差が第２閾値以上の場合には追尾が困難でないと判定し、第ｍ位の仮説と第ｍ＋１位の仮説の信頼度の差が前記第２閾値未満の場合には追尾が困難であると判定する第２の判定手法、前記ＭＨＴ追尾処理部が生成したある観測時刻における第１位の仮説と第２位の仮説の子孫の仮説の順位の変動がない場合には追尾が困難でないと判定し、仮説の順位の変動があった場合には追尾が困難であると判定する第３の判定手法のいずれかの手法を用いて、仮説の状況から追尾が困難であるかどうかを判定するものである。
【発明の効果】
【００３２】
この発明に係る多目標追尾装置は、追尾の難易度に応じてアルゴリズムの切り換えを行うことができ、演算負荷の削減と正確な相関解の導出を両立させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置について図１から図７までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００３４】
図１において、この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置は、目標位置を観測するセンサ１と、センサ１からの最新観測値と既存追尾航跡の２次元の相関を取り、複数の仮説を生成しながら新たな航跡を生成するＭＨＴ追尾処理部２と、ＭＨＴ追尾処理部２による追尾処理実行中に、生成された仮説の状況から追尾が困難であるかどうかを判定するＭＨＴ仮説監視部３と、センサ１からの複数のフレームに跨る観測値を用いて多次元の相関を取りながら、複数フレーム割当法による処理で相関解を生成するＭＦＡ追尾処理部４と、ＭＦＡ追尾処理部４で生成された相関解をＭＨＴ追尾処理部２の仮説として置き換えるＭＨＴ仮説設定部５と、航跡をユーザに表示する航跡表示部６と、航跡を記憶する航跡記憶部２１と、仮説を記憶する仮説記憶部２２と、Ｎフレーム分の観測値、航跡を記憶するＮフレームデータ記憶部２３とが設けられている。
【００３５】
つぎに、この実施の形態１に係る多目標追尾装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【００３６】
最初に、ステップ１０１において、センサ１から観測された観測値が装置に入力され、それを観測値記憶部（図示せず）に蓄積しておく。
【００３７】
次に、ステップ１０２において、以下の条件（ａ）及び（ｂ）を共に満たす場合には、複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による追尾処理を選択し、ステップ１０６に移行する。
（ａ）前観測時刻で多重仮説追尾法（ＭＨＴ）による追尾処理が実行された場合。
（ｂ）前観測時刻で追尾が困難であると判定された場合。
【００３８】
上記の何れかの条件を満たさない場合には、多重仮説追尾法による追尾処理を選択し、ステップ１０３の処理を行う。なお、最初の観測時刻では無条件に多重仮説追尾法による追尾処理を選択する。
【００３９】
多重仮説追尾法による処理を選択した場合、まず、ステップ１０３において、ＭＨＴ追尾処理部２は、従来の多重仮説追尾法による処理と同じ処理を実行する。その処理内容の詳細は、上述したように、非特許文献１で示されている。
【００４０】
その後、ステップ１０４において、ＭＨＴ追尾処理部２は、ある観測時刻における最良仮説に含まれる航跡について、その子孫をその観測時刻からＮ回の観測時刻が経過する間、全て生成し、航跡記憶部２１に記憶する。また、仮説についても、仮説記憶部２２に記憶する。
【００４１】
ここで、航跡、仮説の親子関係について説明する。ある観測時刻において生成された航跡Ｔを基にして、その後得られた何れかの観測値を用いて追尾フィルタ計算によって運動諸元推定値を更新することにより生成された航跡は全てＴの子孫である。ある観測時刻の航跡Ｔの例を図３（ａ）に示す。その後、２観測時刻経過した後で得られる航跡例を図３（ｂ）に示すが、４つの航跡のうち、Ｔ１１とＴ１２はＴの子孫であり、Ｔ２１とＴ２２はＴの子孫ではない。すなわち、航跡を組合せて生成する仮説については信頼度に応じて取捨選択するが、航跡については全て維持する点で、従来の多重仮説追尾法による追尾処理と異なる。
【００４２】
多重仮説追尾法による追尾処理を行った場合、ステップ１０５において、ＭＨＴ仮説監視部３は、次の観測時刻で多重仮説追尾法の追尾が困難であるか否かの判定を行う。この判定は以下の（１）〜（３）の何れかによって行う。
【００４３】
（１）ＭＨＴ追尾処理部２が生成した仮説のうち、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の差が閾値ｔｈ以上の場合、すなわち、
【００４４】
【数４】
0005197154.tif 000005
【００４５】
である場合は、多重仮説追尾法による追尾が困難でないとする。反対に、
【００４６】
【数５】
0005197154.tif 000006
【００４７】
である場合には、多重仮説追尾法による追尾が困難であるとする。図４に、第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す。観測時刻（ａ）、（ｂ）では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため、多重仮説追尾法の追尾が困難ではないと判定される。観測時刻（ｃ）では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため、多重仮説追尾法の追尾が困難であると判定される。
【００４８】
（２）ＭＨＴ追尾処理部２では、最終的に維持する仮説数ｍ（自然数）を事前設定のパラメータとする場合がある。このパラメータが指定されている場合に、従来の多重仮説追尾法では、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の差が閾値ｔｈ以上の場合、すなわち、
【００４９】
【数６】
0005197154.tif 000007
【００５０】
である場合には、多重仮説追尾法による追尾が困難でないとする。反対に、
【００５１】
【数７】
0005197154.tif 000008
【００５２】
である場合には、多重仮説追尾法による追尾が困難であるとする。図５に、第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す。観測時刻（ａ）、（ｂ）では、二つの仮説の信頼度の差は閾値ｔｈを上回るため、多重仮説追尾法の追尾が困難ではないと判定される。観測時刻（ｃ）では、二つの仮説の信頼度の差が閾値ｔｈを下回るため、多重仮説追尾法の追尾が困難であると判定される。
【００５３】
（３）ＭＨＴ追尾処理部２が生成した仮説のうち、第１位と第２位の仮説の子孫の順位が前観測時刻から入れ替わったら多重仮説追尾法による追尾が困難であるとする。なお、ステップ１０４で航跡の親子関係について説明したが、仮説についてもその参照する航跡の親子関係に従って、親子関係を定義することができる。例えば、ある観測時刻ｔ１における航跡Ｔ１を採択する仮説Ｈ１があり、その後の観測時刻ｔ２において航跡Ｔ１の子孫であるＴ１１を採択する仮説Ｈ１１がある場合は、仮説Ｈ１１は仮説Ｈ１の子孫である。ある観測時刻において第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２があったとし、各々の子孫の信頼度の推移の例を図６に示す。観測時刻（ａ）、（ｂ）では、二つの子孫の間で信頼度の順位は入れ替わっていないため、多重仮説追尾法の追尾が困難ではないと判定される。一方、観測時刻（ｃ）では、仮説Ｈ２の子孫の信頼度が仮説Ｈ１の子孫の信頼度を上回るため、多重仮説追尾法の追尾が困難であると判定される。
【００５４】
続いて、上記のステップ１０２において説明した２条件（ａ）及び（ｂ）を共に満たし、複数フレーム割当法による追尾処理を選択した場合について説明する。
【００５５】
まず、ステップ１０６において、ＭＦＡ追尾処理部４は、従来の複数フレーム割当法による追尾処理を実行する。この処理内容については様々な技術が適用可能であるが、上述した非特許文献２でその一例が説明されている。なお、複数フレーム割当法による追尾処理を行う場合、複数フレーム割当法で相関処理を行う最新Ｎフレーム分の観測値であるスライディングウィンドウの第1フレームは、観測値でなく航跡の平滑値とする必要がある。この平滑値として、前観測時刻において多重仮説追尾法による処理によって生成された最も信頼度が高い仮説に含まれる航跡のスライディングウィンドウの最初の時刻の平滑値を適用する。この第１フレームの平滑値を実現する航跡の子孫は、ＭＨＴ追尾処理部２側によって全て生成されているため、ＭＦＡ追尾処理部４側ではそれらの航跡を用いて、Ｎフレーム分の相関のコスト行列を生成する。
【００５６】
次に、ステップ１０７において、ＭＨＴ仮説設定部５は、ＭＦＡ追尾処理部４が生成した相関解をＭＨＴ追尾処理部２が管理する第１位の仮説とする。また、ＭＨＴ追尾処理部２が前観測時刻に生成した第１位〜第ｍ−１位の仮説を最も単純な相関処理で延長する。ただし、ＭＦＡ追尾処理部４が生成した相関解が第１位となるため、延長仮説は前観測時刻から順位を一つずつ下げ、第２位〜第ｍ位の仮説とする。この例を図７に示す。
【００５７】
この単純な相関処理による仮説の延長方法を説明する。各仮説に含まれる航跡の子孫で、かつＭＦＡ追尾処理部４が生成した航跡のうち最も尤度が高い航跡を選び、延長仮説に含める。この結果、一つの延長仮説に含まれる複数の航跡間で、使用する観測値に重複が生じた場合、尤度の高い航跡を残す。尤度の低い航跡については別の子孫の航跡を選択する。また、ＭＦＡ追尾処理部４が生成した全航跡の中に、ＭＨＴ追尾処理部２の仮説に含まれる航跡の子航跡が存在しない場合は、延長仮説中でメモリトラック航跡（現観測時刻において探知抜けを起こした航跡）とする。
【００５８】
なお、第２位以下の仮説は全てＭＦＡ追尾処理部４で計算済みの航跡を使って構成されているため、ＭＦＡ追尾処理部４が最も尤度の高い相関解を導出する限り信頼度の順位が入れ替わることはないが、第２位の仮説と同一内容となる可能性がある。また、演算時間が十分でない場合、さらに下位の仮説と同一内容となる可能性がある。そのため、後処理として、まずＭＦＡ追尾処理部４の下位とＭＨＴ追尾処理部２の仮説を比較し、一致した場合はＭＦＡ追尾処理部４の解の方を削除する。また、信頼度の上下関係が仮説の順位と一致しない場合には、仮説の順位を入れ換える。なお、複数フレーム割当法による追尾処理を選択した観測時刻の次の観測時刻では必ず多重仮説追尾法による処理を選択する。
【００５９】
最終のステップ１０８では、航跡表示部６は、ＭＨＴ追尾処理部２が管理する仮説群の中の第１位の仮説に含まれる航跡をユーザに表示する。
【００６０】
以上のように、この実施の形態１によれば、多重仮説追尾法（ＭＨＴ）による処理と複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による処理を使い分け、さらに多重仮説追尾法による処理における仮説の状況によって追尾の難易を判定し、追尾が困難である場合には複数フレーム割当法による処理を行うため、処理負荷の軽減と正確な相関解の導出が可能となる。
【００６１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置について図８及び図９を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。
【００６２】
図８において、この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置は、センサ１と、ＭＨＴ追尾処理部２と、ＭＦＡ追尾処理部４と、航跡表示部６と、ＭＨＴ追尾処理部２によって生成された第１位の仮説とＭＦＡ追尾処理部４によって生成された相関解の尤度を比較する解比較部７と、解比較部７による比較結果として、ＭＦＡ追尾処理部４の相関解の尤度が大きい場合には、ＭＨＴ追尾処理部２の第１位の仮説をＭＦＡ追尾処理部４の相関解で置き換えるＭＨＴ仮説修正部８と、解比較部７による比較結果として、ＭＨＴ追尾処理部２の第１位の仮説の尤度が大きい場合には、ＭＦＡ追尾処理部４の相関解をＭＨＴ追尾処理部２の第１位の仮説で置き換えるＭＦＡ相関解修正部９と、航跡記憶部２１と、仮説記憶部２２と、Ｎフレームデータ記憶部２３とが設けられている。
【００６３】
つぎに、この実施の形態２に係る多目標追尾装置の動作について図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【００６４】
最初に、ステップ２０１において、センサ１から観測された観測値が装置に入力され、それを観測値記憶部（図示せず）に蓄積しておく。
【００６５】
次に、ステップ２０２及び２０３において、多重仮説追尾法による追尾処理と、複数フレーム割当法による追尾処理を並行して実行する。
【００６６】
ステップ２０２では、ＭＨＴ追尾処理部２は、従来の多重仮説追尾法による処理と同じ処理を実行する。その処理内容の詳細は、上述したように、非特許文献１で示されている。
【００６７】
また、ステップ２０３では、ＭＦＡ追尾処理部４は、Ｎフレーム分の多次元相関による追尾処理を行う。この処理内容については様々な技術が適用可能であるが、上述したように、非特許文献２でその一例が示されている。
【００６８】
次に、ステップ２０４において、解比較部７は、多重仮説追尾法による処理で生成された第１位の仮説の尤度と、複数フレーム割当法による処理で生成された相関解の尤度を比較する。
【００６９】
比較した結果として、複数フレーム割当法の相関解の尤度が多重仮説追尾法の第１位の仮説の尤度を上回り、かつその差が閾値ｔｈ１を上回る場合には、ステップ２０５へ移行する。
【００７０】
ステップ２０５において、ＭＨＴ仮説修正部８は、多重仮説追尾法の第１位の仮説を複数フレーム割当法の相関解と同一となる様に置き換えを行う。まず、ＭＦＡ追尾処理部４が生成した相関解をＭＨＴ追尾処理部２が管理する第１位の仮説とする。また、ＭＨＴ追尾処理部２が前観測時刻に生成した第１位〜第ｍ−１位の仮説については順位を一つずつ下げて第２位〜第ｍ位の仮説とするか、全てを破棄する。
【００７１】
解比較部７の比較結果として、多重仮説追尾法の第１位の仮説の尤度が複数フレーム割当法の相関解の尤度を上回り、かつその差が閾値−ｔｈ２を上回る場合には、ステップ２０６へ移行する。
【００７２】
ステップ２０６において、ＭＦＡ相関解修正部９は、ＭＦＡ追尾処理部４の相関解を多重仮説追尾法の第１位の仮説と同一となる様に置き換えを行う。
【００７３】
最終のステップ２０７において、航跡表示部６は、ＭＨＴ追尾処理部２の相関解に含まれる航跡をユーザに表示する。
【００７４】
以上のように、この実施の形態２によれば、多重仮説追尾法（ＭＨＴ）による処理と複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による処理を並行して実行し、さらに両者が生成した仮説および相関解をその尤度の大小に応じて互いに置き換えるため、何れかの処理で追尾性能が劣化する場合においても常に正確な相関解の導出が可能となる。
【００７５】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置について図１０及び図１１を参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。
【００７６】
図１０において、この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置は、センサ１と、ＭＨＴ追尾処理部２と、複数のＭＦＡ追尾処理部４と、航跡表示部６と、ＭＨＴ追尾処理部２によって生成された上位の複数の仮説について各仮説に含まれる航跡の平滑値を複数のＭＦＡ追尾処理部４のそれぞれの入力データの第１フレームとするＭＦＡ初期解生成部１０と、複数のＭＦＡ追尾処理部４によって生成された複数の相関解の中から複数の相関解の尤度に応じて１つを選択する解調整部１１と、Ｎフレームデータ記憶部２３とが設けられている。また、ＭＦＡ追尾処理部４は、ｍ個のＭＦＡ追尾処理４１，４２，…，４ｍが設けられている。
【００７７】
つぎに、この実施の形態３に係る多目標追尾装置の動作について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【００７８】
最初に、ステップ３０１において、センサ１から観測された観測値が装置に入力され、それを観測値記憶部（図示せず）に蓄積しておく。
【００７９】
次に、ステップ３０２において、センサ１の初観測値時刻から最新観測時刻に到る全観測値がＮ＋１フレーム以上か判断し、観測開始時点からＮフレーム分が経過するまでは、常にステップ３０３へ移行し、経過している場合には、ステップ３０５へ移行する。
【００８０】
ステップ３０３において、ＭＨＴ追尾処理部２は、従来の多重仮説追尾法による処理と同じ処理を実行する。その処理内容の詳細は、非特許文献１で示されている。
【００８１】
次に、多重仮説追尾法による追尾処理を実行した場合は、ステップ３０４において、ＭＦＡ初期解生成部１０は、ＭＨＴ追尾処理部２が生成した仮説群の上位ｍ個について、各仮説に含まれる航跡の平滑値を複数フレーム割当法による追尾処理の入力データの第１フレームとする。
【００８２】
ステップ３０５において、ＭＦＡ追尾処理部４は、Ｎフレーム分の多次元相関による追尾処理を行う。この処理内容については様々な技術が適用可能であるが、上述した非特許文献２でその一例が示されている。
【００８３】
なお、ここでは、ｍ個のＭＦＡ追尾処理４１，４２，…，４ｍが並行して動作する。各ＭＦＡ追尾処理部に入力され相関処理の対象となるＮフレーム分のデータについて、その第１フレームの内容をＭＨＴ追尾処理部２が生成したｍ個の仮説に含まれる航跡の平滑値とする。すなわち、各ＭＦＡ追尾処理部で第１フレームの平滑値が異なり残りのフレームの観測値が共通であるＮフレーム分のデータを処理することになる。よって、相関解も合計ｍ個生成される。
【００８４】
次に、ステップ３０６において、解調整部１１は、ＭＦＡ追尾処理部４によって生成されたｍ個の相関解のうち最も尤度の高い相関解を選択する。
【００８５】
最終のステップ３０７において、航跡表示部６は、解調整部１１によって選択された相関解に含まれる航跡をユーザに表示する。
【００８６】
以上のように、この実施の形態３によれば、多重仮説追尾法（ＭＨＴ）による処理によって生成された初期のｍ個の仮説を基に、複数の複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による処理を並行して実行し、さらに複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による処理によって生成された複数の相関解をその尤度の大小に応じて選択してユーザに表示するため、単一の複数フレーム割当法（ＭＦＡ）による処理では追尾性能が劣化する場合においても正確な相関解の導出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】ある観測時刻の航跡Ｔの例と、その後、２観測時刻経過した後で得られる航跡例を示す図である。
【図４】第１位の仮説Ｈ１と第２位の仮説Ｈ２の信頼度の推移の例を示す図である。
【図５】第ｍ位の仮説Ｈｍと第ｍ＋１位の仮説Ｈｍ＋１の信頼度の推移の例を示す図である。
【図６】第１位の仮説Ｈ１の子孫と第２位の仮説Ｈ２の子孫の信頼度の推移の例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る多目標追尾装置の仮説置き換えの例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】多目標追尾における相関を説明するための図である。
【図１３】２次元相関方式における相関決定の例を示す図である。
【図１４】ＭＦＡ相関方式における相関決定の例を示す図である。
【図１５】２次元（２観測時刻）の観測値と対応するコスト行列の例を示す図である。
【図１６】コスト行列から得られる解の例と対応する航跡の構成を示す図である。
【図１７】制約条件を満たさない相関決定の例を示す図である。
【図１８】複数フレーム割当法による従来の多目標追尾装置の構成を示す図である。
【図１９】複数フレーム割当法による従来の多目標追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】複数フレーム割当法による追尾方式と２次元相関による追尾方式を併用する従来の多目標追尾装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１  センサ、２  ＭＨＴ追尾処理部、３  ＭＨＴ仮説監視部、４  ＭＦＡ追尾処理部、５  ＭＨＴ仮説設定部、６  航跡表示部、７  解比較部、８  ＭＨＴ仮説修正部、９  ＭＦＡ相関解修正部、１０  ＭＦＡ初期解生成部、１１  解調整部、２１  航跡記憶部、２２  仮説記憶部、２３  Ｎフレームデータ記憶部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005197154.tif 000025
【図１８】
0005197154.tif 000026
【図１９】
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【図２０】
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