Both recognition and 3D tracking of frontal dynamic objects are crucial problems in an autonomous vehicle, while depth estimation as an essential issue becomes a challenging problem using a monocular camera. Since both camera and objects are moving, the issue can be formed as a structure from motion (SFM) problem. In this paper, to elicit features from an image, the YOLOv3 approach is utilized beside an OpenCV tracker. Subsequently, to obtain the lateral and longitudinal distances, a nonlinear SFM model is considered alongside a state-dependent Riccati equation (SDRE) filter and a newly developed observation model. Additionally, a switching method in the form of switching estimation error covariance is proposed to enhance the robust performance of the SDRE filter. The stability analysis of the presented filter is conducted on a class of discrete nonlinear systems. Furthermore, the ultimate bound of estimation error caused by model uncertainties is analytically obtained to investigate the switching significance. Simulations are reported to validate the performance of the switched SDRE filter. Finally, real-time experiments are performed through a multi-thread framework implemented on a Jetson TX2 board, while radar data is used for the evaluation.


翻译:对前方动态物体的识别和三维跟踪都是自主飞行器的关键问题,而深度估计作为基本问题,则成为使用单镜相机的一个棘手问题。由于相机和物体都在移动,因此问题可以形成为动态(SFM)问题的结构。在本文中,为了从图像中引出特征,在 OpenCV 跟踪器旁使用YOLOv3 方法。随后,为了获得横向和纵向距离,将非线性SFM 模型与一个依靠国家的Riccati 等式(SDRE)过滤器和新开发的观测模型一起考虑。此外,还提议采用转换误差的切换法,以加强STIME过滤器的稳健性性能。对显示的过滤器的稳定性分析是在一组离散的非线性系统上进行的。此外,模型不确定性造成的估计错误的最终约束通过分析获得,以调查转换的重要性。据报告,模拟是为了验证调换的STIE过滤器的性能。最后,通过在Jetson TX2 版板上执行的多读框架进行实时试验,同时使用雷达数据进行评估。

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