
信息融合起初叫做數據融合(data fusion),起源于1973年美國國防部資助開發的聲納信號處理系統,在20世紀90年代,隨著信息技術的廣泛發展,具有更廣義化概念的“信息融合”被提出來,多傳感器數據融合MSDF (Multi-sensor Data Fusion)技術也應運而生。
數據融合主要優勢在于:充分利用不同時間與空間的多傳感器數據資源,采用計算機技術按時間序列獲得多傳感器的觀測數據,在一定準則下進行分析、綜合、支配和使用。獲得對被測對象的一致性解釋與描述,進而實現相應的決策和估計,使系統獲得比它各組成部分更為充分的信息。
一般地,多源傳感器數據融合處理過程包括六個步驟,如下圖所示。首先是多源傳感系統搭建與定標,進而采集數據并進行數字信號轉換,再進行數據預處理和特征提取,接著是融合算法的計算分析,最后輸出穩定的、更為充分的、一致性的目標特征信息。

利用多個傳感器所獲取的關于對象和環境全面、完整信息,主要體現在融合算法上。因此,多傳感器系統的核心問題是選擇合適的融合算法。對于多傳感器系統來說,信息具有多樣性和復雜性,因此,對信息融合方法的基本要求是具有魯棒性和并行處理能力,以及方法的運算速度和精度。以下簡要介紹三種種常用的數據融合算法,包括貝葉斯統計理論,神經網絡技術,以及卡爾曼濾波方法。
貝葉斯統計理論

英國數學家托馬斯·貝葉斯(Thomas Bayes)在1763年發表的一篇論文中,首先提出了這個定理。貝葉斯統計理論是一種統計學方法,用來估計統計量的某種特性,是關于隨機事件A和B的條件概率的一則定理。所謂"條件概率"(Conditional probability),就是指在事件B發生的情況下,事件A發生的概率,用P(A|B)來表示。根據上述文氏圖,容易推導得到:P(A ∩ B) = P( A | B) * P(B) = P( B | A) * P(A),由此可以推導出條件概率的公式,其中我們把P(A)稱為先驗概率(Prior probability),即在事件B發生之前,我們對事件A發生概率有一個認識。
舉個簡單的例子,視覺感知模塊中圖像檢測識別交通限速標志(Traffic Sign Recognition, TSR )是智能駕駛的重要一環。TSR識別過程中,交通限速標志牌被樹木,燈桿等遮擋是影響識別的主要干擾。那么我們關心的,是交通限速標志被遮擋的情況下,檢出率有多少呢?這里我們定義事件A為交通信號標志正確識別,事件為交通信號標志未能識別;B為限速標志被遮擋,事件為限速標志未被遮擋。

根據現有算法,可以統計出事件A正確識別交通限速標志的概率,此處事件A的概率稱為先驗概率。通過查看視覺感知模塊的檢測視頻錄像,我們可以統計檢測出來的交通限速標志中有多少被遮擋,有多少是沒被遮擋的,還可以統計漏檢的交通限速標志中,有多少是被遮擋的,有多少是沒被遮擋的。因此,我們可以得到下面值:

由此,可以推算出被遮擋的情況下,正確識別限速標志的概率:
