Visual Tracking with Intermittent Visibility: Switched Control Design and Implementation

要約

この論文では、追跡者がターゲットの視界を断続的に失う可能性があるシナリオにおける視覚的ターゲット追跡の問題を取り上げます。
近接性と可視性の両方を維持するという競合する要件を満たすことを目的とした、スイッチド ビジュアル トラッカー (SVT) の設計が紹介されています。
SVT は、ターゲットを追跡するための視覚追跡モードと、ターゲットが見えなくなったときに視覚的接触を取り戻すための回復モードとを交互に切り替えます。
我々は、スイッチング システム理論からの平均滞留時間定理を拡張することによって SVT の安定性を確立しますが、これは独立した興味深いものである可能性があります。
Agilicious ドローン [1] への SVT の実装は、さまざまな目標軌道の追跡におけるその有効性を示しています。これにより、ベースライン アルゴリズムと比較して、平均追跡誤差が最大 45% 削減され、視認期間が大幅に向上します。
結果は、私たちのアプローチが断続的な視力喪失に効果的に対処し、現実世界の自律ミッションに対して強化された堅牢性と適応性を提供することを示しています。
さらに、安定性解析が、SVT のパフォーマンスを最適化するために、トラッキング速度や回復距離などのパラメーターを選択するための貴重なガイダンスをどのように提供するかを示します。

要約(オリジナル)

This paper addresses the problem of visual target tracking in scenarios where a pursuer may experience intermittent loss of visibility of the target. The design of a Switched Visual Tracker (SVT) is presented which aims to meet the competing requirements of maintaining both proximity and visibility. SVT alternates between a visual tracking mode for following the target, and a recovery mode for regaining visual contact when the target falls out of sight. We establish the stability of SVT by extending the average dwell time theorem from switched systems theory, which may be of independent interest. Our implementation of SVT on an Agilicious drone [1] illustrates its effectiveness on tracking various target trajectories: it reduces the average tracking error by up to 45% and significantly improves visibility duration compared to a baseline algorithm. The results show that our approach effectively handles intermittent vision loss, offering enhanced robustness and adaptability for real-world autonomous missions. Additionally, we demonstrate how the stability analysis provides valuable guidance for selecting parameters, such as tracking speed and recovery distance, to optimize the SVT’s performance.

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