基于激光雷达点云密度特征的智能车障碍物检测与跟踪

现有的基于点云数据的车载三维激光雷达障碍物检测和跟踪存在实时性差、准确率不高以及场景内障碍物数目增多时难以有效关联等问题。针对这些不足,文章提出了结合区域生长与密度聚类的算法以及同时考虑了障碍物几何特征与点云密度特征的关联方法。基于栅格地图,运用最大、最小高度图法去除背景点云数据;在得到可靠障碍栅格地图后,搜索匹配8邻域栅格属性,结合自适应阈值的密度特征进行聚类,提高了障碍物检测准确率;考虑了障碍物的点云密度特征和高度特征,提高了障碍物关联的可靠性并运用卡尔曼滤波器对动态障碍物进行了跟踪。在自行搭建的智能车平台上进行的实车实验验证了该文算法的有效性。     

障碍物对平坡异重流运动特性的影响

在水利工程中,底床地形突变对异重流的运动过程有十分重要的影响.利用高速相机和激光粒子图像测速技术(PIV),对开闸式盐水异重流在平坡定常速阶段遇到障碍物时的运动特性进行研究.实验结果表明,障碍物对异重流头部速度的作用范围约为5个闸室长,对异重流加速阶段头部速度最大值的减幅影响很小,仅为1%左右.当异重流厚度与障碍物高度相当时,异重流在环境水体中的最大作用高度值会增加近1倍,同等工况时,矩形断面下该值会比三角形断面下增大约20%.障碍物前、后和顶部3个特征断面处异重流能量和厚度达到最大值的时间不同步,厚度最大值的时刻比能量滞后1.5~2s.障碍物前、后特征断面处能量近似单峰分布,而顶部断面则为双峰分布.障碍物前断面最大厚度增大约20%,最大能量损失约40%.结果可为复杂地形水利环境下污染物的输移扩散、海底电缆保护、港池回淤等研究提供科学依据.     

基于视觉图像边缘特征的灌木丛或高草识别

灌木丛或高草的枝叶外扩,使得其灰度图像边缘呈"锯齿"状,故边缘点曲率值变化频率及变化范围较大,可选择边缘曲率值的变化特征描述该类障碍物的边界特征.首先,利用Fisher 线性分类器对原始灰度图像进行分割,对二值化图像去除孤立点、进行形态学膨胀处理和空穴区域填充;其次,利用LOG算子及细化算法提取出障碍物的单像素边缘;再...     

地气耦合系统中下垫面气候效应的数值模拟

区域气候环境的变化，不仅受大尺度气候环境的影响，而且在一定程度上还取决于该区域下垫面状况的改变。本文利用一维十六层地气耦合模式研究了陆地下垫面特征变化对近地层气候的影响，分析了大气边界层垂直温度特征、地面温度变化特征以及地面能量平衡和转换特征、试验结果表明下垫面特征是影响区域气候的一个重要因子，其变化对边界层垂直温度结构、地面温度日变化以及地面能量平衡和转换机制具有重要的影响，进而改变一个地区的区域气候状况。     

基于障碍物可达区域预测的机器人实时避障算法

针对复杂环境下的机器人路径规划与自主避障问题,提出了基于动态障碍物可达区域预测的实时避障算法.对静态障碍物进行描述和建模,建立动态障碍物状态更新预测方程,实现对动态障碍物质心可达区域的预测.分别面向动态、静态障碍物提出基于可达区域预测的多步椭圆包络势场和基于新型Sigmoid函数的势场,修正目标的对数Lyapunov引力场,给出多类型障碍物空间下的机器人实时避障算法.数值仿真和实验结果表明,与传统方法相比实时避障算法可使机器人避障过程中的路径长度更短、安全性更高及最大行驶角变化幅值更小.     

激光超声技术下的运动损伤非接触检测方法

为解决运动损伤检测误差大、用时长的问题，提高检测效果，提出激光超声技术的运动损伤非接触检测方法。利用激光超声技术对人体运动损伤区域进行扫描，使用简谐振动方法建立运动损伤传输模型采集Lamb波信号；对采集到的Lamb波信号通过连续小波变换方式进行预处理，抑制传输时的干扰信号；利用多模态融合方法提取Lamb波中不同模态的能量数值作为信号特征值，分析Lamb波信号中不同模态的能量数值，利用移动的时间窗计算模态能量值，将能量数值异常的信号区域转化为反射畸变特征的图像区域，采用Neumann neighbor求解此区域Lamb波信号能量异常值，比较每个像素点与其邻近像素点的能量差异，以确定运动损伤位置成像像素点，完成运动损伤检测。测试结果表明，所提方法能够完成非接触检测不同部位运动损伤，且损伤检测图像的信噪比达到42 dB，检测精度高于95%，检测均方误差值最大值为0.05，检测耗时低于4 s，解决了运动损伤检测误差大，耗时长的问题，提高了运动损伤非接触检测效果，具有可广泛使用的价值。     

基于Android平台的障碍物检测系统的设计与实现

为了提高视觉导盲仪障碍物检测系统的便携性,建立了基于Android平台的障碍物检测系统。对该系统所采用的Android平台采集双目图像、路面平面提取和障碍物检测等算法进行研究。首先,根据Android平台的USB HOST API介绍了Android平台以非ROOT的方式采集双目图像数据;然后,提取并匹配双目图像的特征点得到稀疏的三维点云,在三维点云中用随机抽样一致性算法(random sample consensus,RANSAC)来提取路面平面;最后,在利用双目图像路面平面单应性来区分路面与障碍物的基础上,说明了采用半全局块匹配(semi-global block matching,SGBM)进行障碍物检测的算法。实验结果表明:系统5 m以内的障碍物检测准确率达到90%;检测时间达到1 s/帧。完全满足视觉导盲仪障碍物检测系统的检测准确率高、实时性高、易便携等要求。     

基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。     

激光数据聚类和Morphin算法下的机器人避障研究

为了解决移动机器人在未知环境下的避障问题,提出了一种从障碍物检测、预测到避撞的避障方法。设定圆形窗口作为机器人有效扫描区域,利用激光传感器采集到的数据结合聚类、匹配和分类算法确定障碍物类型和动态障碍物运动信息,绘制窗口内的动态局部地图来预测动态障碍物与机器人的碰撞关系,结合Morphin算法实现有效的避障。仿真实验表明,在该算法下移动机器人能够有效地检测出障碍物,进行碰撞预测,并做出合理地避障措施。     

一种基于机器视觉的前方车辆距离检测方法

为了有效控制并避免交通事故的发生,文章提出了一种基于机器视觉检测前方车辆障碍物距离的方法。利用机器视觉检测到前方车辆可能存在的感兴趣区域,通过边缘特征确定前方车辆的位置。对于采集到的图像进行去噪与增强,通过路面灰度值与基于窗口能量的方法准确定位车辆在图像中的位置。在对摄像机进行预先标定的基础上,通过透视投影的几何关系计算出前方车辆距离的方法。仿真试验结果表明,该方法准确有效。     

KAZE算法在巡线机器人障碍物检测中的应用

巡线机器人障碍物检测技术是计算机视觉与自主巡检系统的研究热点之一,对保证输电系统安全可靠运行具有重要意义.传统的检测算法鲁棒性低,不能适应复杂环境下障碍物的检测要求.针对以上问题,提出一种基于KAZE算法的巡线机器人障碍物检测方法,该算法在非线性尺度空间中进行特征点提取,利用最近邻匹配准则和RANSC算法对由M-SURF算法生成的特征向量进行检测.实验结果表明,基于KAZE算法的巡线机器人障碍物检测效果较好,具有良好的的鲁棒性.     

基于Delaunay三角网约束的倾斜影像匹配

针对倾斜影像存在尺度变化大、匹配困难的问题,提出一种基于Delaunay三角网约束的倾斜影像匹配方法.首先检测影像上的最大稳定极值区域(Maximally Stable Extremal Regions, MSER)作为初始匹配点,然后利用这些初始匹配点构建Delaunay三角网,并以同名三角形、核线、灰度等作为约束条件,迭代匹配左、右影像上三角网内的尺度不变特征变换(Scale-Invariant Feature Transform, SIFT)特征点.试验表明：所提方法能获得可靠的匹配结果,匹配点分布均匀,具有较高的匹配正确率和匹配精度.     

基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测

为了实现无人船自主导航过程中对障碍物的精确检测,提出了一种基于四叉树扇形层值聚类的无人船障碍物检测方法。首先基于四叉树扇形划分进行障碍物点云数据地检索,并剔除扇形象限内不可信数据;然后利用所获得的四叉树层值来求取全局密度距离,进而获得层值阈值,以此来对不规则多线形障碍物特征进行检测;最后通过建立数据点之间的空间拓扑关系来求取参考距离,并以参考距离为基准对障碍物点云数据进行聚类判定,提高聚类分割准确性。多线形障碍物特征识别性能测试及水面无人船障碍物检测实验结果表明,相较于其他密度聚类算法,在正检率、误检率和漏检率性能指标方面,前者测试中文中算法分别平均下降了9.86%、5.04%、3.10%,后者测试中文中算法分别平均下降了10.50% 、6.97%、2.95%。     

基于小波变换的岩心高光谱特征提取及波谱匹配方法

探讨岩心矿物高光谱特征提取和快速波谱匹配的方法.将小波变换应用于岩心高光谱的特征提取,以多尺度小波系数能量值为特征表示方法,以光谱角度匹配为矿物波谱匹配方法.针对湖北省大冶市鸡冠咀铜金矿的10条实测光谱,采用光谱角度匹配方法对实测波谱与标准波谱的多尺度小波系数能量值进行匹配,得到的矿物匹配结果与钻孔柱状图中的实际矿物完全吻合,验证了该方法的可靠性.多尺度小波系数能量值可以作为岩心高光谱的波谱特征,光谱角度匹配法在岩心高光谱的波谱匹配中同样具备适宜性.     

变结构陆空机器人自主跨域越障技术研究

陆空机器人因其灵活的机动能力而备受关注,为了更好地发挥陆空机器人的跨域越障特性,以变结构陆空机器人为平台,对深度图像进行二值化处理以提取前方障碍物的边缘轮廓,采用最小矩形匹配法对障碍物进行建模,获取障碍物的距离及高度信息.根据障碍物距离和高度的检测结果及平台地面移动越障极限,提出了一种自主跨域越障策略.试验结果表明,机器人可以准确检测判断出行驶前方障碍物的距离及高度信息并可以顺利自主跨域越障,到达目标点,提出的障碍物检测方法及自主跨域越障策略是有效的.      

无人驾驶车野外环境水体障碍物检测

野外环境下水体障碍物会对陷入其中的无人驾驶车造成损害。针对静态水面特征呈现出的较高亮度、较低饱和度以及平滑的纹理特征,提出将饱和度亮度比值颜色特征和从灰度共生矩阵中提取的纹理特征融合的野外水体障碍物检测方法。对图像进行HSV颜色空间转换提取颜色特征,计算灰度共生矩阵提取纹理特征,构成特征矩阵并训练SVM分类器用于实际检测。仿真和试验结果表明该水体障碍物检测方法有效,并能够有效地减弱光照变化对单纯基于颜色特征检测水体的负影响。     

木马检测免疫算法研究

传统的木马检测技术在检测正确率、误报率和漏报率上都有不足,本文针对传统阴性选择算法在检测效率上的不足,提出一种基于并行计算的多特征区域匹配算法。这个算法首先把随机字符串分为多个特征区域,每个特征区域内对应一个检测器集合进行匹配,而特征区域之间采用r连续位匹配方式再次匹配,同时采用并行计算,设置匹配阈值进行匹配确认。实验证明改进的阴性选择算法在匹配位数和随机字符串位数增加时,候选检测器增加速度较平缓,系统负担增加较缓慢,因此具有较好的检测效率。     

煤体单轴压缩过程电磁辐射时-频特征

为提高电磁辐射监测方法的准确性,采用单轴压缩实验方法,分析煤体受载破坏过程电磁辐射时域、频域及波形变化特征,并对其变化机理进行探究.研究结果表明:煤体单轴压缩过程中电磁辐射脉冲数、能量值、波形主频及幅值均与所受应力近似呈正相关关系,煤体受载破裂过程中,电磁辐射的主频与幅值不断增大,并在煤体失稳时达到最大,电磁辐射脉冲数、能量值、主频或幅值的急剧增加可以作为煤体失稳的前兆特征;煤体电磁辐射的频带为1 Hz~500 k Hz,煤体失稳破裂时主频达到最大值202 k Hz,随着加载的进行,频带内各频率幅值分布逐渐集中于主频附近;煤体破裂过程电磁辐射特征变化与外部载荷输入的机械能有关.     

新疆喀拉尕依沙地区地球化学异常信息的提取

通过泛克里金法和多重分形滤波技术相结合的方法,对新疆喀拉尕依沙地区成矿能量异常信息进行分析,以此获取该地区不同层次的致矿异常信息。研究结果表明:1新疆喀拉尕依沙地区成矿能量的最大变程为2.4 km,最大变程的方向为310°,最大变程方向与研究区主断裂F1走向基本一致;该地区成矿能量变化主要受到区域内的主断裂F1控制,其成矿能量含量的变化表现出较强的结构性特征。2泛克里金法获得的异常与低通滤波获取的区域成矿能量的异常总体具有相似的空间分布特征,它们均反映了异常的分布趋势和浓集特征,具有明显的裂控-岩控特征。3多重分形滤波(S-A)法能够提取多层次的致矿异常信息,其中包括了成矿能量的区域异常和隐伏背景中的弱异常和隐蔽异常,通过对背景和异常信息的关联分析,得出有利于矿化的解释,指示隐伏矿床的分布位置,同时为寻求未知矿床提供新的启示。     

一种改进的基于图像分割的立体匹配算法硏究

针对立体匹配中在低纹理及遮挡区域容易导致误匹配的问题,提出一种改进的基于图像分割的立体匹配算法.首先,采用自适应多边形窗口来对左右图像进行初始匹配,同时通过左右一致性检测得到可靠匹配点;然后根据颜色信息将图像分割为不同区域,运用得到的可靠点计算不同区域的视差模板;将得到的模板结果作为视差估计和能量函数的参考项构造能量函数,使用树形动态规划最小化能量函数计算最优视差.将该算法应用于标准库进行实验,结果表明该算法能够有效地匹配图像,具有较高的匹配精度.