复杂干扰下配电线路无人机巡视目标检测方法研究

配电线路所处环境复杂,传统配电线路无人机巡视目标检测方法无法有效去除外界环境干扰,导致检测结果不可靠。为此,提出一种新的基于视觉感知的配电线路无人机巡视目标检测方法。通过可见光相机与紫外相机对无人机巡线图像进行采集,分析了紫外相机采集原理。通过直方图均衡化处理对采集图像进行增强处理,选用高斯滤波器对采集的配电线路无人机巡视图像进行滤波处理。对配电线路密集度区域和偏心度区域进行提取,获取配电线路无人机巡视目标特征向量。依据得到的特征向量确定无人机巡视目标,求出目标质心坐标,从而实现配电线路无人机巡视目标检测。实验结果表明,所提方法能够在干扰环境下有效实现配电线路无人机巡视目标的检测,检测结果可靠性高。     

复杂干扰下配电线路无人机巡视目标检测方法

配电线路所处环境复杂,传统配电线路无人机巡视目标检测方法无法有效去除外界环境干扰,导致检测结果不可靠。为此,提出一种新的基于视觉感知的配电线路无人机巡视目标检测方法。通过可见光相机与紫外相机对无人机巡线图像进行采集,分析了紫外相机采集原理。通过直方图均衡化处理对采集图像进行增强处理,选用高斯滤波器对采集的配电线路无人机巡视图像进行滤波处理。对配电线路密集度区域和偏心度区域进行提取,获取配电线路无人机巡视目标特征向量。依据得到的特征向量确定无人机巡视目标,求出目标质心坐标,从而实现配电线路无人机巡视目标检测。实验结果表明,所提方法能够在干扰环境下有效实现配电线路无人机巡视目标的检测,检测结果可靠性高。     

室外场景下目标分割和目标识别算法

视频监控应用场听可分为室内和室外．室外环境受到诸如光照、下雨、落叶等因素的影响,整个场景变化复杂,给视频处理带来许多困难．文中介绍一种室外场景下目标分割和目标识别的方法,使用基于像素颜色特征的混合概率模型,将当前图像中与模型匹配的像素视为背景,然后更新模型中各个参数．为了去除目标区域的阴影部分,引人一种基于阀值和区域特征的阴影消除算法．同时,采用基于支持向量机的分类方法,识别场景中新出现的目标．     

基于多特征的洞库类目标识别方法

针对洞库类目标自动识别研究较少、识别率较低、识别方法成本较高等问题,设计了基于多种特征的洞库类目标识别算法.探讨了典型洞库类目标的模型并总结其主要特征;其次利用HOG特征对输入图像进行初步筛选,筛选出包含有洞库类目标的图像;然后基于洞库类目标的灰度特征提出了一种图像局部自适应阈值生成算法Wiblack提取图像中的疑似目标;最后搭建了洞库类目标的数学模型,并提出了基于形状相似度的目标判别算法,采用圆形相似度与椭圆形状相似度二次相似度判别方法,最终得出识别结果并描述目标轮廓,完成目标识别.实验结果表明该方法在洞库类目标的识别应用中有效可行,基于本文实验数据的识别准确度为92.6%.      

无人机编队协同追踪控制律和编队信息架构

针对"长机-僚机"模式的无人机编队追踪运动目标出现姿态信息和位置信息不一致而导致碰撞的问题,设计了一种协同追踪控制器并对该控制器进行稳定性分析。该控制器以3架无人机构成的编队作为控制体,采用拉氏矢量场方法获取无人机编队追踪运动目标的轨迹,同时构建无人机之间的信息架构,实现无人机编队按照预期的姿态和位置信息在运动目标周围的圆形轨道飞行的目的。研究单架无人机的航迹规划和多无人机编队协同追踪:对于单架无人机的航迹规划,采用反馈控制完成航向收敛证明;对于多无人机编队,采用一种多变量控制器可以保持无人机编队在圆形轨道运动,同时使用未知风和运动目标的自适应估计量来确定无人机编队在圆形轨道飞行的稳定性。仿真结果表明:在追踪过程中,3架无人机能够快速(15 s)以相同的姿态和位置渐进靠近目标,同时保持相对稳定;在满足航向速率和空速条件时,任意两架无人机相对距离误差能够快速(10 s)收敛到稳定值。该控制器突破了多无人机编队近距协同追踪目标的局限,可为多无人机分布式控制器设计提供方法借鉴。     

一种鲁棒的室外移动机器人路标定位系统

针对移动机器人室外作业需要,提出了一种对光照度的大范围变化具有良好鲁棒性的路标识别与定位系统.通过近红外光主动照明来降低可见光照度变化和阴影等因素对视觉的影响;利用全景视觉系统获取大范围的路标信息,采用动态大津法实现二值化,突出了光照度不均情况下的路标特征,以提高路标的识别率.室外环境下移动机器人定位实验结果表明,该方法对于大范围变化的光照度具有良好的鲁棒性.     

改进RetinaNet的无人机小目标检测

无人机技术的不断成熟,使得搭载高效视觉系统的无人机应用也更加广泛。针对无人机航拍图像中小目标较多、分辨率低等原因导致的检测精度不高的问题,提出了一种改进RetinaNet的无人机航拍目标检测算法。算法针对特征图中小目标信息提取不足的问题,设计了多阶段特征融合方法,并将其与注意力机制串联设计了特征挖掘模块,可以在浅层特征图中融入深层的语义信息,丰富小目标特征;设计了基于中心点检测的无锚框(Anchor-free)方法,网络通过对中心点的回归来定位目标,而不是通过固定大小的锚框去匹配,这样做可以使网络对小目标的回归更加灵活,提高了算法的整体性能;且通过深度可分离卷积方法对网络进行轻量化设计,以压缩模型大小并提高检测速度。实验结果表明,改进算法较原RetinaNet算法平均精度提升了8.5%,检测速度提升了6帧/s,且与其他先进算法相比也具有性能优势,达到了检测精度与检测速度的均衡。     

基于旋转FHOG-LBP特征旋翼无人机动态检测算法

针对旋翼无人机通过视觉准确、快速检测其他旋翼无人机存在的问题,提出基于旋转FHOG-LBP动态检测算法。首先,针对旋翼无人机特有的外形和运动状态,通过形成的样本库建立外部结构模型;其次,将方向梯度直方图(HOG)进行傅里叶变换(Fourier),使其具有快速旋转不变性,在局部二进制模式(LBP)上加入角度旋转偏移值,进行串行融合得到旋转FHOG-LBP特征,使用支持向量机递归特征消除算法(SVM-RFE)进行训练,并使用滑动窗口的检测算法对目标进行检测;最后,通过无人机动态目标测试集进行了实验,实验结果表明,提出的动态检测算法比传统方法精度和时效提高。因此,该方法可以解决具有动态变化或旋转变化的目标检测困难的问题。     

基于旋转FHOG-LBP特征的旋翼无人机动态检测算法

针对旋翼无人机通过视觉准确、快速检测其他旋翼无人机存在的问题,提出基于旋转FHOG-LBP动态检测算法。首先,针对旋翼无人机特有的外形和运动状态,通过形成的样本库建立外部结构模型;其次,将方向梯度直方图(HOG)进行傅里叶变换,使其具有快速旋转不变性,在局部二进制模式(LBP)上加入角度旋转偏移值,进行串行融合得到旋转FHOG-LBP特征,使用支持向量机递归特征消除算法(SVM-RFE)进行训练,并使用滑动窗口的检测算法对目标进行检测;最后,通过无人机动态目标测试集进行了实验,实验结果表明,提出的动态检测算法比传统方法精度和时效提高。因此,该方法可以解决具有动态变化或旋转变化的目标检测困难的问题。     

智能视频的公交客流量统计算法

为了解决复杂背景及运动状态下城市公交客流量的准确检测、识别与统计问题,提出了运动矢量跟踪方法,研究了公交乘客头部运动特征及客流量统计算法.传统的帧间差分、边缘检测等目标检测算法很难处理紧邻的多目标情况.利用类圆形处理提取类似圆形的目标连通域,对目标特征点进行运动矢量跟踪,实现了上、下公交车人数的准确统计.     

居住建筑最小窗面积及窗墙比的确定

根据居住建筑对室内光环境要求的特点，以标量采光系数为依据，提出确定居住建筑最小窗面积及窗墙面积比的方法，该方法较全面地考虑了影响室内光环境的４大因素，即室外光气修、房间大小、室外遮挡和室内表面对光的吸收，利用该方法对我国各光气候区进行计算，结果表明旧规范所规定的采暖居住建筑北向房间窗墙面积比（０．２）确实偏小，这与实践中人们会无意识地加大北向窗墙面积比的事实相符，通过对６栋Ｔ形住宅的采光进行问卷调查，将统计结果与该方法的计算结果进行比较，说明该方法的合理可行性。     

基于配送模式的无人机城市配送路径规划

无人机以其“小、快、灵活”的优势逐渐应用于城市物流配送当中。本文首先论述了无人机配送模式,分为机车协同模式与无人机独立运行模式。其次阐述了无人机配送路径规划的影响因素,包括能耗、禁区障碍物等绕飞因素以及不确定的自然环境。最后根据两种配送模式,探讨了内外因素对无人机配送路径规划的影响。结果说明非线性无人机能耗模型更符合无人机实际运行特征;风、温度等天气因素影响其城市配送飞行方向与电量能耗等;禁飞区、时间窗等外部因素也影响无人机路径规划。实际运行中无人机会受到多重因素共同影响,能耗与外部因素对无人机路径规划影响问题研究还有待进一步完善。     

基于胸环靶图像灰度特点的有效靶面提取算法

分析了室外复杂环境下自动报靶系统采集的胸环靶图像特点。提出基于图像灰度特点的有效靶面提取算法。将彩色图像灰度化,提取图像的边缘;对灰度图像进行平滑处理,并进行阈值分割;联合图像边缘和阈值分割结果,提取最大连通区,进行合适的形态学处理即可获得有效靶面区域;根据靶面区域映射出有效靶面,并裁剪合适的尺寸。算法能准确地定位完整的靶面区域,不受胸环靶颜色的限制;且对复杂环境有很强的适应性,在绝大多数的室外环境下都适用。     

利用相位/多普勒频率对机动目标的UAV无源定位系统

针对传统的基于角度及其变化率等UAV机载定位系统作战区域小,精度低,跟踪收敛速度慢等缺点,提出了在相位差及其变化率的基础上引入多普勒频率信息进行UAV机载定位跟踪的新方法。考虑目标不同的运动状态,对模型进行了推导和分析,采用修正协方差的扩展卡尔曼滤波(MVEKF)算法进行数据处理。通过计算机仿真,改变目标的速度,对结果进行了比较。证实将多普勒频率和相位差信息相结合进行定位跟踪时,降低了UAV导航设备的精度与目标未知的初始状态在计算过程中所带来的影响,有效地提高了定位精度与稳定性,扩大了UAV机载平台的任务范围。     

基于正交分析的中庭热环境影响因素研究

 采用正交分析的方法对中庭热环境的主要影响因素——中庭断面面积、室外温度、顶部天窗开启百分比进行试验设计,针对设计工况进行数值模拟,并对数值模拟结果进行正交分析。研究结果表明,中庭顶部天窗开启百分比对中庭的通风量影响最大,中庭的断面面积对中庭通风量影响次之,室外温度对中庭的通风量影响相对较小,但室外温度是中庭内温度分布的重要影响因素。研究结果为中庭科学设计和合理运行管理提供了依据,同时对已建成的建筑中庭提出了改善热舒适度和节能的措施。     

基于狼群角色匹配C-劳动分工机制的无人机集群空战策略

针对无人机集群在空战任务中的角色动态切换问题，提出了受狼群启发的无人机集群空战角色匹配C-任务分工方法，提高了应对复杂空战环境的动态任务执行能力。首先，通过分析狼群围捕行为特性，得到三种狼群个体特性，进而给出狼群角色匹配C-劳动分工模型。然后，基于无人机集群和狼群在行为机制上的相似性，将狼群的分工机制映射到无人机集群中，提出了无人机集群角色匹配C-任务分工模型。最后，针对不同任务分工下的目标分配问题，分别建立了攻击和制导任务的目标分配模型。仿真表明所提出的角色匹配C-任务分工方法能够有效解决空战角色动态切换问题，提高了整体空战能力。     

基于空地协同采样的植被覆盖度随机森林估算方法

基于无人机高光谱影像, 建立地形复杂地区植被覆盖度的非参数随机森林回归估算模型。为获得构建随机森林模型所需的足够数量的训练样本, 利用低空无人机搭载的光学相机, 在从地面难以到达的山地、水域和植被茂密区, 通过垂直拍摄获得厘米分辨率的航拍影像, 作为对地面样方采样的补充。首先计算地面数码相机照片和无人机可见光影像的红绿蓝植被指数(red-green-blue vegetation index, RGBVI), 然后使用大津分割法提取样方的植被覆盖信息, 得到构建模型所需的训练样本。在此基础上, 基于2018年8月16—18日在内蒙古自治区察右中旗油娄沟矿区获取的GaiaSky-mini2无人机高光谱影像数据, 利用递归特征消除算法优选参与随机森林回归的特征变量集, 利用空地协同获取的训练样本构建植被覆盖度的随机森林回归估算模型。该模型在测试集上的确定系数R2为0.923, 均方根误差为0.087, 优于常用的像元二分模型, 可用于矿区植被动态信息的精细化监测。