多特征级联式检测变轮廓运动目标

总结了变轮廓运动目标的特点,并将其应用到方向盘上操作手数的检测中;提出了先进行方向盘自动定位,再快速检测其上操作手数目的技术路线;预定位中运用Haar特征的AdaBoost分类器进行初检,得到包含目标轮廓的图像;利用HOG特征的Real-AdaBoost分类器进行精确检测,并确定操作手位置点集;对取得的操作手质心点坐标集进行奇异值分解并拟合椭圆,获取图像中方向盘位置,最终实现操作手的快速准确检测;算法在保证了原算法的实时性和准确性外,提高了检测系统应用的灵活性。     

基于归一化RGB与椭圆相似度的圆形交通标志检测

提出一种基于归一化RGB(NRGB)和椭圆相似度的圆形交通标志检测方法。首先将图像的RGB模型转换为NRGB,利用阈值分割得到红、蓝、黄颜色分量,然后根据面积和长宽比去除干扰区域,最后利用椭圆相似度检测感兴趣区域是否为圆型交通标志。实验结果表明,该方法能在复杂背景中准确定位圆形交通标志,获得了较高的检测率和较低的误检率。     

白车身孔槽类特征三维坐标在线测量方法研究

为实现白车身孔槽类特征三维坐标的视觉测量,在双目立体视觉测量原理的技术上,以激光器辅助扫描被测孔槽完成三维测量,针对圆孔和复合孔槽边缘及孔心坐标的空间定位问题,提出一种在线测量方法。采用Canny边缘检测和Ramer算法分割出圆弧部分完成孔边缘的粗定位,结合Bazen方法与正交多项式拟合法实现亚像素边缘点坐标的精确定位,并通过权重拟合得到椭圆参数方程。在线激光光纹中心线提取过程中,融合极值法、阈值法与重心法,将拟合椭圆与光纹中心线的交点作为双目立体视觉的匹配点,进而完成空间点三维坐标的测量。实验结果表明,提出的方法鲁棒性好,对圆孔类特征的综合定位精度高。     

基于抛物线拟合和边缘点搜索的虹膜精确定位

虹膜的定位包括瞳孔(内圆)和虹膜外圆的定位。该方法首先预判断瞳孔中心和半径截取目标区域小图,然后对目标区域提取边缘采用最小二乘抛物线拟合,算出左右固定区域内边缘点极值点坐标,得到瞳孔初始的中心坐标和半径。最后利用边缘点搜索方法精确定位虹膜。实验结果表明,该虹膜定位方法在速度和精度上都能达到较好效果。     

利用邻域质心投票从分类后影像提取道路中心线

目的 利用分类算法对高分辨率影像中的道路进行分割时,得到的二值图像往往混杂了许多非道路区域,且道路区域呈面状,无法直接应用于生产与研究。针对该问题,提出一种利用邻域质心投票提取道路中心线的算法。方法 首先检测像素在各方向上的连通距离以构建邻域多边形,随后进行质心投票来提取道路的中心线,与此同时估算道路宽度并判断出连通距离较长的方向数目,以排除非道路区域的干扰,最后经形态学处理得到细化的中心线。结果 选取测试图像及具有不同道路分布特征的高分辨率航空影像的分类结果进行实验,并将该算法与Zhang和Couloigner提出的算法进行了对比分析。结果显示,该算法的提取质量为80.6%和79.0%,且计算效率较高,处理实际影像的用时小于参考算法的20%,此外在稳定性及对不同路宽的适应性等多个方面均具有优势。结论 提出一种邻域质心投票算法,该算法能够同时实现传统方法中提纯与中心线提取两个步骤所对应的功能,从分类影像直接提取道路中心线。实验结果表明,该算法能够根据形状特征有效检测道路,且具备一定抗干扰能力,适用于对混杂了非道路区域的高分辨率影像的分类结果进行处理。     

一种基于光条中心线的测距方法

在单目视觉避障系统中,利用红色LED水平光条照射前方障碍物,由摄像头获得图像并处理后得到红光光条,根据光条中心在图像中的位置判断障碍物与摄像头之间的距离。该文对Zhang并行细化算法进行了改进,以适应嵌入式系统快速准确得到红光光条的中心线,由中心线坐标得到障碍物距离及宽度。实验结果证明,该算法具有很好的中心线提取效果;测距范围为25 cm,测距误差在3 mm以内。     

基于流入角实时变化的气动性对操纵稳定性的影响

为研究汽车受侧风影响时风压中心线位置对整车操纵稳定性的影响,在CCM+软件中计算不同风速和不同流入角下的气动力,获得气动力与风速和车速的合速度以及流入角的初始关系曲线.利用MATLAB和Adams/Car联合仿真,搭建空气动力学和车辆动力学的双向耦合模型,以风压中心线与质心的距离为变量进行仿真分析.结果 显示,随着风压中心线由质心前方移动到质心后方:在开环仿真工况中,车辆的侧向位移会减小,但是如果风压中心线位于车辆后方超过一定的距离,车辆会在气动力产生的横摆力矩作用下向另外一侧偏移;闭环仿真工况中,当风压中心线穿过车辆质心时,由于侧向力的存在,方向盘依然需要一个很小的转角以维持直线行驶,风压中心线需要继续后移以保证方向盘稳态时的回正.     

基于最大内切圆的椭圆孔组检测

针对当前一些椭圆孔组工件检测成本高、时效低等问题,提出了一种基于最大内切圆的椭圆孔组检测方法。首先对椭圆孔组图像进行去噪、二值化和边缘检测等预处理;再根据椭圆的几何性质,结合椭圆中心估计方法和最值距离选取方法,求出椭圆最大内切圆,从而确定椭圆的中心坐标、长短轴长和倾斜角。实验数据表明,该方法能对椭圆孔组进行快速精确检测,在估计出椭圆中心的基础上能快速截取有效椭圆弧,大幅减少无效采样;与基于中心估计Hough椭圆检测算法和基于最小二乘改进椭圆检测算法相比,具有耗时短、精度高等优点,可有效应用于椭圆孔组工件的自动化检测。     

基于Kinect的实时障碍物检测

传统的传感器在移动机器人障碍物检测领域都有其各自的局限性。文章提出基于Kinect的障碍物检测方法:利用Kinect传感器获取环境深度图像;通过Kinect标定配准之后获取校准参数;通过该参数获得图像像素点与空间三维坐标的对应关系;通过空间三维坐标确定地平面与障碍物区域,并将障碍物区域作为感兴趣区域;通过三维坐标在x轴和z轴的连续性对感兴趣区域进行处理,分割出各个障碍物。实验结果表明,文中算法可以有效且实时地检测到障碍物信息。     

基于Halcon标定靶的双目相机高精度标定方法

基于张氏标定原理的传统双目相机标定方法在单一背景下标定精度高,但在复杂背景下不能精确提取特征点坐标,导致相机标定精度受到影响.文中提出一种基于Halcon标定靶感兴趣区域约束的透视变换方法,可以从复杂背景中精确提取特征点坐标,提高双目相机标定精度.首先通过改进的角点提取方法从背景中提取Halcon标定靶上的感兴趣区域,...     

四轮转向车辆转向解耦的双点跟踪控制

针对四轮转向(4WS)无人车辆路径跟踪中的过约束问题, 本文提出一种前后轮转向解耦的双点跟踪控制策略. 建立4WS车辆单轨运动学模型, 约束前后轮转向角速度, 规划曲率连续的回旋曲线参考位姿序列, 将其解耦为前后轴中心的双点参考轨迹; 以前后轮中心点为控制点, 采用非线性反馈控制的预瞄方法分别获得转向控制率, 双点跟踪误差指数收敛于0. 仿真和实车验证结果表明, 所提出的双点跟踪控制策略横向误差标准差减少0.2 m, 横摆角误差标准差减小3.0?, 具有更大的前后轮转角控制域和较高的跟踪精度     

辅助实现机器人驾驶车辆的研究与仿真

针对机器人驾驶汽车在未知复杂环境下行驶的问题,提出一种基于图像的辅助实现机器人驾驶车辆的方法.根据机器人驾驶过程中所拍摄的路面图像,在图像中取一点作为车辆行驶的目标位置点;根据此点的位置,计算出车辆行驶时的转弯半径;对方向盘转角与转弯半径之间的关系进行曲线拟合,计算得出方向盘的转角;根据转角信息在图像上画出可供参考的车辆可行驶辅助线.本文算法利用matlab进行了仿真研究,实验结果表明,采用这种方法获取辅助线能够较为准确的作为车辆行驶的参考,为辅助机器人驾驶车辆行驶带来了很大的便利.     

基于车载视觉的驾驶员后视镜查看行为检测

车辆转向时驾驶员的后视镜查看行为是行车安全的必要措施之一，但目前关于该 行为的检测技术应用尚属空白。为督促驾驶员在车辆转向时及时查看后视镜留意车辆侧后方的 交通情况，基于车载单目视觉与图像处理技术提出一种自适应检测方法。首先，设计帧差搜索 分割算法自动实现车辆启动期间的驾驶员脸颈初始区域定位和灰度初值计算，摆脱算法对驾驶 员信息的依赖；设计胀缩分割算法快速实现车辆行驶期间的驾驶员脸颈区域定位和灰度均值计 算。其次，提取脸颈外轮廓并定义了一种由颈部轮廓基点垂线划分的左右面积比特征参数，分 析表明其受驾驶员头部姿态显著影响。最后，结合驾驶过程的眼动凝视数据揭示了该特征参数 在驾驶员查看后视镜过程中的累积概率局部峰值分布规律，并提出一种基准特征值实时估算方 法和后视镜查看行为阈值判定原理。实验结果表明，该方法适应于不同脸型，具有良好的抗干 扰能力，综合检测准确率达96.1%。     

基于阿克曼原理的4WID/4WIS汽车循迹控制研究

针对四轮独立驱动、独立转向汽车循迹控制精度和转向稳定性兼容问题,同时考虑减小轮胎磨损,延长轮胎使用寿命,本文基于阿克曼转向原理和RBF神经网络PID理论,提出了一种自适应的循迹控制方法.首先,设计了基于RBF神经网络PID理论的自适应转向控制器,用于控制前内轮转角,保证循迹精度;其次,后内轮以减小质心侧偏角为目标进行辅助转向,保证转向稳定性;接着,基于阿克曼转向原理,确定外轮转角,保证各轮侧偏力分配合理;最后,采用同一瞬心法,确定各车轮转速,以减小轮胎滑动率.本文搭建了CarSim和MATLAB/Simulink联合仿真平台,进行了仿真实验,结果表明：本文提出的循迹控制方法,不仅能获得较小的循迹偏差和质心侧偏角,保证了足够的循迹控制精度和转向稳定性,同时还减小了轮胎滑动率,有利于减小轮胎的磨耗.     

Attitude-based dynamic and kinematic models for wheels of mobile robot on deformable slope

Deformable slope is a type of terrain that wheeled mobile robots (WMRs) and ground unmanned vehicles (GUVs) may have to traverse to accomplish their mission tasks. However, the associated terramechanics for wheels with arbitrary posture is rarely studied. In this paper, based on wheel attitude, dynamics of the wheel–terrain interaction for a rigid wheel on deformable slope is investigated. Through introducing the angular geometry of wheel attitude into terramechanics theory, a generalized dynamic model is developed, involving two inclination angles of slope and three attitude angles of wheel steering axis. Two representative cases are studied: the wheel runs straight forward and perpendicular to the slope, and the wheel is in a steering maneuver with an inclined steering axis. A generalized kinematic model for wheel–terrain contact point and wheel center is also provided, which analytically explicates that trajectory of wheel motion is coupled with wheel attitude while driven by angular rates. The proposed attitude-based models are valid for arbitrary wheel–terrain geometry and can lead to control purpose directly. Effectiveness of the models is confirmed by simulating the influences from attitude to wheel mechanics and motion.     

驾驶员辅助系统的图像模式识别算法研究

汽车已成为现代社会一种不可缺少的交通工具,但是因车辆驾驶而出现的大量交通事故是现代社会所面临的一个严峻问题。驾驶员辅助系统可以帮助驾驶员在行车驾驶过程中提前意识到潜在的危险,进而降低事故的发生率,为保证驾驶员的生命安全起到重要的作用。介绍在该系统设计中关于驾驶员状态检测所涉及到的图像模式识别算法研究,研究的主要问题是检测驾驶员在驾驶过程中是否双手在方向盘上,以确保驾驶安全。算法的关键是实现驾驶员双手位置的准确和实时检测。算法使用阈值在HSV颜色空间对人体肤色区域进行肤色分割,然后对肤色分割区域使用AdaBoost算法进行驾驶员手部的检测。通过软件实验证明,该算法在驾驶员双手检测中快速、便捷、有效。     

整车建模和转向性能分析

转向性能研究中一般会更多地关注方向盘力矩的变化。所以,转向系统对分析精度起决定性影响,必须建立详尽的模型来描述其内部特性,如惯性、刚度、摩擦、阻尼和助力曲线,这些因素对方向盘力矩变化有非常显著的影响,以致影响转向性能。本文阐述了在AMESim软件中建立液压助力转向系统和整车模型的过程。首先提出了一种新的计算转向阀过流面积的方法,以获得真实的转向助力特性,然后建立了包含这个比较详尽的转向系统的整车动力学模型,用于转向性能研究,最后选用了几种实车道路试验结果来验证此模型的准确性。     

考虑高速公路横向坡道转向行驶操纵稳定性的汽车轴距和轮距分析

为分析汽车轴距和轮距设计对操纵稳定性的影响,建立高速公路横向坡道转向行驶的汽车转向动力学模型,并在MATLAB/Simulink软件中建立相应的仿真模型.采用某型汽车设计轴距和轮距进行仿真,得到以不同速度在不同横向坡度道路上转向行驶时的横摆角速度、侧向加速度和质心侧偏角.根据该型汽车的转向特性和侧翻阈值评价其在高速公路横向坡道转向行驶时的操纵稳定性,结果表明该型汽车的设计轴距和轮距满足操纵稳定性要求.计算方法和仿真结果对整车设计具有指导意义.     

Motion Control of a 6WD/6WS wheeled platform with in-wheel motors to improve its maneuverability

Multi-axle driving mobile platform that are favored in special environments require high driving performance, steering performance, and stability. Among these, six wheel drive and six wheel steering vehicles hereinafter called 6WD/6WS, gain structural safety by distributing the load and reducing the pitching motion during rapid acceleration and braking. 6WD/6WS mobile platforms are favorable for military use, particularly in off-road operations because of their high maneuverability and mobility on extreme terrains and obstacles. 6WD vehicles that use in-wheel motors can generate independent wheel torque without a need for additional hardware. Conventional vehicles, however, cannot generate an opposite driving force on wheels on both sides. In an independent steering and driving system six-wheel vehicles show better performance than conventional vehicles. This paper discusses the improvement of the cornering performance and maneuverability of 6WD/6WS mobile platform using independent wheel torque and independent steering on each wheel. 6WD/6WS vehicles fundamentally have satisfactory maneuverability under low speed, and sufficient stability at high speed. Consequently, there should be a control strategy for improving their cornering performance using the optimum tire forces that satisfy the driver’s command and minimize energy consumption. From the driver’s commands (i.e., the steering angle and accelerator/brake pedal stroke), the desired yaw moment with virtual steering, desired lateral force, and desired longitudinal force are obtained. These three values are distributed to each wheel as torque and steering angle, based on the optimum tire force distribution method. The optimum tire force distribution method finds the longitudinal/lateral tire forces of each wheel that minimize cost function, which is the sum of the normalized tire forces. This paper describes a 6WS/6WD vehicle with improved cornering performance and the results are validated through TruckSim simulations.