基于路网的GPS轨迹在线压缩方法

在传统的GPS轨迹压缩中,其压缩的结果与原始轨迹差别较大,在压缩过程中不同程度的忽略了轨迹点的速度信息、方向信息以及轨迹的形状,在本文中,在保证压缩率的前提下将保存速度、方向、轨迹形状等GPS轨迹特征信息,作为重点研究的问题.本文算法基于路网信息、OW(Opening Window,开放窗口)算法、关键点法以及停留点法之上提出了一种能够保存GPS轨迹时空特性的在线压缩算法.实验结果表明,该压缩算法较现有的压缩算法在保证压缩率的前提下,在保留轨迹时空特性的基础上有所改进.     

一种基于局部特征的栅格地图拼接方法

栅格地图拼接是多机器人协作创建地图的必不可少的环节。提出一种基于局部特征的栅格地图拼接方法,旨在克服传统算法拼接效率低、拼接成功率低等问题。该方法先对栅格地图拼接建立数学模型,然后转化为图像匹配问题。搭建非线性金字塔,利用FAST算法定位特征点,使用PCA-SIFT算法建立描述符进行匹配,借助随机采样一致性优选匹配点,得到初始参数,并提出一种新型的栅格地图拼接规则。实验表明,该方法鲁棒性好、拼接速度快、拼接精度高。     

栅格地图道路的快速矢量化方法研究与实现

以彩色数字栅格地图道路数据为处理对象,提出一种基于可变矩形跟踪框技术快速矢量化道路类线要素的方法。在确定道路矢量化规则的基础上,通过采用可变矩形跟踪框技术,结合端点(交点)判断及道路惯性延伸点判断方法实行栅格地图道路的快速矢量化,并克服了当前几种常用矢量化方法的不足。实验结果表明该方法的矢量化效果十分理想。     

基于图像配准的栅格地图拼接方法

栅格地图拼接是多移动机器人协同创建环境地图中的一项关键技术. 本文提出一种图像配准意义下的栅格地图拼接方法. 该方法将栅格地图拼接问题视为图像配准问题, 建立相应的目标函数, 并给出局部收敛的迭代最近点算法求解该目标函数. 为获得最优的拼接结果, 该方法从待拼接的地图中提取局部不变特征, 并借助随机抽样一致性算法分析初始拼接参数, 以作为迭代最近点算法的初值. 最后, 提出了拼接参数已知时的栅格地图融合规则. 实验结果表明, 该方法能可靠地实现栅格地图拼接, 且具有精度高和速度快的优点.     

一种多机器人栅格地图拼接方法的研究

多机器人协作式的同步定位与地图创建（SLAM）是自动导航领域的热点研究方向之一,SLAM技术中栅格地图拼接成为重要的技术点。针对采用SIFT算法进行地图拼接栅格的拼接速度较慢、有效匹配点较少、稳定性差等缺点,提出了一种新的栅格地图拼接方法。使用FAST算法快速选定特征点,利用PCA-SIFT算法生成36维特征描述符进行匹配,并借助最大后验一致性算法选取的最佳匹配点进行初始拼接参数计算,使用加权平均算法对待拼接的两幅栅格地图进行拼接融合。使用公开的数据集进行试验,结果表明,所提出的方法稳定性强、拼接速度快,且拼接精度高。     

双目立体视觉栅格地图构建方法

本文基于立体视觉定位技术,提出了基于双目立体视觉的栅格地图构建方法,用以解决目前视觉SLAM技术构建的稀疏特征地图难以直接用于自主导航的问题。本文提出的方法仅以视觉信息作为输入实时完成移动机器人自定位与外界环境栅格地图的构建。首先采用双目立体视觉定位获取机器人运动参数,利用稠密匹配估算空间点云分布,在考虑机器人实际高度的情况下将三维点云投影成二维数据,最后通过二值贝叶斯滤波器在线构建栅格地图。本文所构建的栅格地图包含环境几何信息,可直接应用于机器人路径规划与导航。实验结果验证了本文所以出的定位与地图构建方法的可行性。     

温室移动机器人复合栅格地图构建方法研究

针对温室环境中机器人依靠自身携带的传感器无法获取全面的环境信息,从而常导致路径规划错误的问题,提出了一种结合外部传感器系统获取温室环境信息,构建复合栅格地图的方法。首先,利用无线传感器网络定时采集对机器人通过性有影响的温度、湿度环境信息,并发送给机器人;其次,当温度或湿度数据的变化率达到设定阈值时,机器人利用阈值分割和插值法分别建立温度和湿度栅格地图;最后,将温度栅格地图、湿度栅格地图和室内障碍物物栅格地图相结合,构建动态更新的复合栅格地图。经测试,采用常规A*算法规划路径时,基于环境数据变化率阈值设定为±10%的复合栅格地图的成功率和完成时间,分别是基于普通栅格地图成功率的2.5倍,和1.05倍。结果表明,复合栅格地图能提高路径规划的成功率,并且不会由于动态更新复合栅格地图,导致机器人响应时间明显增加,实时性能满足系统的实际需求。     

面状矢量拓扑数据快速栅格化算法

针对GIS面状拓扑数据,提出了一种快速栅格化算法——差分边界标志与累加扫描算法,首先对所有的面状拓扑数据中的弧段进行顺序扫描,在栅格缓冲区中利用差分边界标志法进行边界标志,然后利用累加扫描线法对栅格缓冲区的各行从左至右进行累加扫描充填,该算法不仅实现简单,而且由于算法中充分利用了弧段的拓扑特征,避免了多边形区域的组织和弧段的重复处理,从而保证了海量面状拓扑数据栅格化的效率;同时还对栅格化算法中的退化问题提出了解决方案,实际应用表明,文中算法具有较高的效率和较强的实用性。     

基于地面视差分布的栅格地图建立方法

针对使用立体视觉建立环境地图方法存在信息不完整的问题,提出一种基于地面视差分布的栅格地图建立方法。利用地面视差分布在视差图中进行障碍物和地面点的检测,通过统一但参数值不同的投影模型将障碍物像素和地面点像素投影到栅格地图中,同时考虑立体视觉的量化和匹配误差、地面视差和栅格占据概率的空间分布。通过在非结构化环境中的实验表明,该方法可以实时地建立信息完整且准确的栅格地图。     

基于外延特征的栅格地图噪声去除算法

为了既能去除彩色城市交通地图的噪声，又能保持有用信息不致损失，在对彩色地图进行像素分类、聚类的基础上，提出了一种基于外延特征的栅格地图噪声去除新算法，该算法首先以所处理的噪声像素为原点建立一个极坐标，再通过8方向搜索来获得噪声像素的外延特征；然后按照“无偏”聚类准则与“有偏”聚类准则，确定该噪声点对道路或区域的新聚类。实验结果表明，该新方法不仅完全去除了地图中的噪声，而且使区域和道路界限分明。     

基于预处理的城市路网拓扑结构构建算法

路网拓扑结构构建是最优路径规划的基础。针对MapInfo数据格式电子地图不具备拓扑结构,且现有拓扑结构构建算法精度低、效率差等不足,提出在路网拓扑结构构建前,应用缓冲区分析技术和计算区域质点等预处理方法,对原始路网不规则的关系进行分类和道路信息补充,以此为基础创建路段和节点图层,建立路网拓扑关系。应用该算法,在VB6.0开发环境和MapInfo二次开发控件MapX支持下,实现了重庆市路网拓扑结构的构建。实验结果表明,该算法构建精度和效率明显提高。     

结合LiDAR与RGB数据构建稠密深度图的多阶段指导网络

目的使用单幅RGB图像引导稀疏激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)点云构建稠密深度图已逐渐成为研究热点,然而现有方法在构建场景深度信息时,目标边缘处的深度依然存在模糊的问题,影响3维重建与摄影测量的准确性。为此,本文提出一种基于多阶段指导网络的稠密深度图构建方法。方法多阶段指导网络由指导信息引导路径和RGB信息引导路径构成。在指导信息引导路径上,通过ERF(efficient residual factorized)网络融合稀疏激光雷达点云和RGB数据提取前期指导信息,采用指导信息处理模块融合稀疏深度和前期指导信息,并将融合后的信息通过双线性插值的方式构建出表面法线,将多模态信息融合指导模块提取的中期指导信息和表面法线信息输入到ERF网络中,提取可用于引导稀疏深度稠密化的后期指导信息,以此构建该路径上的稠密深度图;在RGB信息引导路径上,通过前期指导信息引导融合稀疏深度与RGB信息,通过多模态信息融合指导模块获得该路径上的稠密深度图,采用精细化模块减少该稠密深度图中的误差信息。融合上述两条路径得到的结果,获得最终稠密深度图。结果通过KITTI(...     

基于SparkStreaming的海量GPS数据实时地图匹配算法

浮动车GPS数据作为交通信息处理的基础,随着被监控车辆数量的高速增长,产生了海量GPS数据,对地图匹配提出了高挑战,为了解决传统匹配方法难以满足匹配效率和精度的不足,提出一种针对于海量GPS数据的实时并行地图匹配算法,能够同时保证较高匹配精度和运算效率。构建一种面向实时数据流的高效、准确实时地图匹配算法,首先通过引入速度、方向综合权重因子对依赖历史轨迹的离线地图匹配算法进行重构,进而引入Spark Streaming分布式计算框架,实现地图匹配算法的实时、并行运算,大幅提升实时地图匹配效率。实验结果表明,该算法在复杂路段的匹配准确率较常规拓扑匹配算法提高10%以上,整体匹配准确率达到95%以上;在匹配效率方面,较同等数量的单机服务器可提高效率4倍左右。实验结果表明,该算法在由11台机器组成的计算集群上实现8 000万个GPS数据点的实时地图匹配,证明了该算法可以完成城市地区的实时车辆匹配。     

面向复杂路网低频GPS采样数据新型地图匹配算法

大数据时代低频采样交通轨迹数据呈指数级增长,准确、高效地对复杂路网中产生的海量低频浮动车数据进行地图匹配对出租车载客热点和路线推荐具有重要意义。基于上述考虑,提出了一种基于曲线拟合的改进算法,对缺失的轨迹数据和路网数据分别使用插值和均值化的方法进行补全,利用Geohash技术对路网和轨迹数据进行存储和搜索,充分考虑车辆速度和道路限速因素,使用轨迹点后向向量和路段向量对路候选段进行分析,设计综合评价函数得到最优匹配结果。实验结果表明,与传统垂直投影算法和曲线拟合算法进行对比,所提曲线拟合算法准确率较高,时间效率得到显著提升。     

一种网格环境下的FP-树分布式构造算法

针对分布式环境下FP-tree的构造及合并,给出了一种网格环境下FP-tree的分布式构造算法GridDBMA。该算法中,各站点根据全局项目头表,独立构造局部频繁模式树BFP-tree,然后,利用合并算法将各局部树合并为一棵全局频繁模式树,并在全局频繁模式树上提取出所求的频繁项目集,通过对传统频繁模式树的存储结构的改进,减少了树的规模及站点间的网络通信量,并使树的遍历更加方便有效,提高了合并效率,从而提高了整个频繁项目集的挖掘效率。最后,采用天体光谱数据作为形式背景,实验验证了该算法的正确性和有效性。     

基于时空残差张量学习的城市路网交通数据修复

针对城市道路网络环境下各种软/硬件故障导致的交通数据缺失问题,提出了一种基于时空残差张量学习（spatial-temporal residual tensor learning,ST-RTL）的交通数据修复方法。该方法通过构造带缺失值的三维交通张量以最大程度表征原始路网时空信息;并在高斯分布假设基础上,采用Gibbs采样完成对缺失数据的CANDECOMP/PARAFAC（CP）张量分解与低秩重构。考虑到张量修复过程产生的残差值,研究设计一种可动态迭代的双向残差优化结构以捕捉剩余时空依赖特性,实现对缺失交通数据的精准修复。采用公开的杭州地铁客流数据进行模型构建与验证。结果表明,当缺失率为10%~80%时,三种缺失场景（随机、聚类和混合缺失）对张量结构破坏存在较大差异,其中聚类缺失的破坏程度最大,此时,ST-RTL的评估指标MAPE、RMSE和MAE分别位于3.1071~7.0371、16.3779~58.4286、3.7434~8.0135之间;且随着缺失率递增,ST-RTL模型各指标呈加速增加趋势。与HaLRTC、GAIN和BGCP等代表性基准模型相比,所建立的ST-RTL模型在可接受计算代价范围内具有更低的性能指标和更强的稳定性,能为智能交通系统提供高质量的基础数据。     

基于新道路发现的GIS地图更新算法

针对导航系统中电子地图的更新代价大、耗时长的问题,结合浮动车的历史GPS轨迹信息匹配到当前电子地图中时匹配时效的情形,提出了一种基于失效数据筛选的新道路判定和电子地图更新算法。首先,通过计算全部失效点的横纵跨度判断行驶轨迹的主方向。其次,通过飘逸筛选,剔除可能由于车载GPS采集设备因故障而产生的定位失准数据点组;利用基于直线的最小二乘法,对匹配失效的异常轨迹进行线性拟合,以确定轨迹的位置和方向;通过角度筛选,剔除误差较大的定位数据点组。最后,将筛选所得新道路的轨迹数据进行融合并排序,结合电子地图的路网结构,根据新道路的路段端点的匹配结果,将新道路插入到当前GIS电子地图的路网中。通过在某城市局部区域的电子地图路网数据上进行实验,结果表明该方法能够准确地判定和筛选新增道路,并将其正确地插入到电子地图的当前路网结构中。     

基于道路网络的移动对象聚类

现有的基于道路网络对象聚类算法eb-cls采用网络距离描述移动对象间的相似性,没有充分利用对象的时间和空间属性,造成算法不能体现移动对象动态演化的移动模式,频繁更新聚类结果并且聚类精度不理想,执行效率低等问题。针对这些不足,提出基于道路网络的移动对象聚类算法MOBORN（Moving Objects Based on Road Network）,该算法引入时空相似系数,考虑了移动对象速度、方向和位置。当移动对象间的时空相似系数达到给定阈值,将其分到同一聚类,并动态维护聚类结果,减少聚类次数。实验结果证明,与eb-cls算法相比,该算法聚类精度保持在97%以上,运行效率提高了40%。     

基于共享单车GPS数据的小区道路生成方法

利用GPS数据生成路网对城市交通有着重要意义。由于机动车自身对道路条件的要求,利用机动车GPS提取路网主要针对城市主干道及主路,忽略了小路及小区路网。为完善城市路网,提出了一种基于共享单车GPS轨迹的道路拓扑结构生成方法。首先提取路网拓扑节点,通过引入趋势夹角判断转折点后利用转向角分析确定拓扑点。然后提取道路线型,通过OW(opening window)算法对轨迹进行分割、基于DBCSAN算法思想提出一种对子轨迹聚类方法,再提取特征点来拟合道路中心线。利用缓冲区验证路网的精度,结果表明该方法生成的道路既能确保拓扑结构又具有较高的覆盖率。