改进的道路区域和车道线识别技术应用研究

由于车辆在行驶中会遇到不同路况,从而使得道路检测成为一个难题,为此,本文提出一种应用方向可调滤波器进行车道检测的方法。方向可调滤波器解决了光线变化及阴影对车道线检测的影响,能有效强化车道线信息,去除图像噪声,通过试验验证这种算法能够稳定地对车道线进行识别,准确提取车道线参数,实时性很高。     

基于车道线斜率的车道偏离检测

针对结构化道路上运动车辆的车道偏离检测问题,采用单目视觉作为感知手段,分别从针孔模型下摄像机成像的空间几何关系和图像中车道线消失点的位置特点两个方面出发,推导出车辆直行情况下车道偏离率与两侧车道线斜率比之间的简单函数关系,该函数与摄像机内外参数无关。同时完成了在摄像机不同方向角下的车道偏离率测量试验,结果表明由于行车方向瞬时变化引起的摄像机方向角微小改变对车道偏离检测的影响可以忽略。道路现场试验结果表明,上述视觉测量方法得到的车道偏离率与手工实测结果相比,其相对误差小于5%。基于车道线斜率的单目视觉检测方法避开了繁琐的摄像机参数标定过程,达到了较高的车道偏离检测精度。     

分段切换模型参数寻优的车道检测算法

车道检测算法的研究是智能车辆基于道路标识线或边界信息自主导航的首要环节。根据道路先验知识和驾驶员视觉处理经验,将道路图像分为近景和远景区域,近景区使用直线模型拟合车道线,远景区切换直线模型或三次曲线模型匹配车道线。融合道路图像的梯度幅值、梯度方向和灰度特征信息,建立概率判别函数,采用基于遗传算法操作的改进粒子群优化算法,快速搜索关于概率函数的最优模型参数,实现对车道的检测。对实际道路图像的试验结果表明,在路面存在阴影、光照不均匀、车辆遮挡以及车道标识线污损情况下,该算法都能很好地识别车道,具有很强的鲁棒性。     

结合Hough变换与Kalman滤波的车道线检测方法

车道线检测是智能驾驶系统的重要组成部分,它提供了车辆与车道位置关系的信息.针对智能车辆驾驶系统在视觉导航过程中车道线检测的精确性和鲁棒性的问题,提出一种有效的车道线检测方法.首先对原始RGB图像分别进行感兴趣区域设定、逆透视变换、灰度化和阈值处理;然后进行霍夫变换处理,利用斜率和中心点位置筛选检测结果;最后利用卡尔曼滤波对检测到的线段进行跟踪,预测当前车道线位置.实验结果表明,该算法能够有效解决图像中车道线不清晰以及一些干扰遮挡的问题,车道线检测准确率可达94%,具有较好的准确性、鲁棒性和较低的计算复杂度,有利于实时性检测系统的构建.     

轴注意力引导的锚点分类车道线检测

由于车道线的多样性以及交通场景的复杂性等问题，车道线检测是一项具有挑战性的任务。其主要表现在当车辆行驶在拥堵、夜晚、弯道等车道线不清晰或被遮挡的道路上时，现有检测方法的检测结果并不理想。本文基于检测方法的框架提出了一种轴注意力引导的锚点分类车道线检测方法来解决两个问题。首先是车道线不清晰或缺失时存在的视觉线索缺失问题。其次是锚点分类时用混合锚点上的稀疏坐标表示车道线带来的特征信息缺失问题，从而导致检测精度下降，所以通过在骨干网络中添加轴注意力层来聚焦行向和列向的显著特征来提高精度。在TuSimple和CULane两个数据集上进行了大量实验。实验结果表明，本文方法在各种条件下都具有鲁棒性，同时与现有的先进方法相比，在检测精度和速度方面都表现出综合优势。     

基于移动机器视觉和多维图像特征的道路交通流检测方法研究

本文提出一种基于移动机器视觉的多维图像特征的道路交通流检测方法,使用搭载相机的无人机在空中获取图像,再用特征提取的方法将图像降维,使用车辆跟踪算法实现车辆检测与跟踪,结合混合高斯背景建模、中值滤波等图像处理算法对图像进行处理后,通过视频中的虚拟检测线、检测框并结合相应的交通流参数算法,实现对断面流量、车速、多车道车流等交通流量检测。     

基于机器视觉的车道线在线识别系统设计

针对目前车道线识别系统因处理对象为离线图像或视频文件而难以实现车道线在线识别的问题,大多数车道线识别算法为了减少图像处理运行量,通常选取固定的兴趣区域（region of interest,ROI）进行处理,导致难以适应环境的动态变化且存在不同程度的识别误差。为此,提出了一种基于机器视觉的不设定兴趣区域的车道线在线识别系统。首先,利用VBAI（Vision Builder for Automation Inspection）平台对实时采集的彩色道路图像进行预处理,完成彩色图像的灰度化、滤波及二值化处理。然后,建立图像坐标系,并构建多条向外发散的灰度值采集线,灰度值采集线与车道线相交处的灰度值会发生较大改变,当某点的灰度值高于设定的灰度阈值时,记该点为边缘突变点。接着,借助直线拟合算法对所有车道边缘突变点进行拟合以完成车道线识别,并求解两侧内车道线的远方消失交点坐标和车辆行驶偏离车道中心线的相对航偏角,当相对航偏角超过不同等级的安全阈值时,系统人机交互界面的提示框呈现不同的颜色以进行提醒或预警。最后,借助LabVIEW进行API（application programming interface,应用程序接口）脚本调用,实现图像处理程序的连续运行与车道线在线识别。试验结果表明,所提出的车道线在线识别系统的识别准确率达98.41%以上,相对航偏角的测量误差小于0.056°,图像处理速度达42帧/s以上,兼具识别的准确性与实时性。综上可知,基于机器视觉的车道线在线识别系统可有效识别出不同环境路面的车道线,并实现行驶偏离预警,可将其应用于基于自动驾驶技术的车道保持辅助（lane keeping assist,LKA）系统。     

车道线的检测与跟踪技术应用研究

本论文主要介绍了有运动车辆的交通场景中车道线的检测。首先,车道标记的获取是基于颜色信息的,其次,对于有同样颜色标记的区域我们主要利用尺寸、形状和运动信息与真正的车道标记区别。最终准确的获得车道边缘标记。本文中的方法在各种光线条件的检测效果都是很好的,实验结果证实了此方法具有很好的效率。     

基于多尺度信息融合的车道线检测方法

针对超快速车道线检测方法中,其特征提取方法未充分利用低层次特征引起的车道线定位不准问题,提出一种融合多尺度信息的车道线检测方法,将低层次特征中包括的位置信息传递到高层次特征中,丰富高层次特征的语义表达能力。试验结果表明,所提出的方法提高了车道线检测精度。     

基于DTCWT和Laplace小波相关滤波的爆炸复合结构模态参数识别方法

精确提取结构模态参数是爆炸复合结构结合状态识别的重要基础,提出一种基于双树复小波变换(DTCWT)和Laplace小波相关滤波相结合的爆炸复合结构模态参数识别方法。利用DTCWT的抗频带混叠特性,对多模态混叠振动响应信号进行模态分离,得到一组单模态分量;将DTCWT与Laplace小波相关滤波提取模态参数法相结合,实现爆炸复合结构的模态参数提取。将该方法应用于爆炸复合管的实验数据,精确提取了其固有频率和阻尼比,精度明显高于直接Laplace小波相关滤波法。将该方法应用于生产线上不同结合状态的爆炸复合管,有效提取了不同状态管道的模态参数。     

基于演化博弈论的可变导向车道设置策略研究

可变导向车道的设置，在提高道路通行效率的同时会造成驾驶人情绪紧张或者因不了解路况导致违规甚至发生事故，对交通系统的安全和稳定运行产生负面影响。以交管部门设置可变导向车道的策略选择为研究目标，结合驾驶人走可变导向车道时产生的紧张情绪损失等因素，构建交管部门−驾驶人群体两方博弈模型。采用演化博弈论的方法分析博弈双方选择行为演化和稳定策略，对系统中存在的5个演化均衡点进行分析，得到系统的3种理想稳定状态和相对应的参数条件，为交管部门设置可变导向车道进行策略选择提供理论支撑。     

Bayesian state and parameter estimation of uncertain dynamical systems

The focus of this paper is Bayesian state and parameter estimation using nonlinear models. A recently developed method, the particle filter, is studied that is based on stochastic simulation. Unlike the well-known extended Kalman filter, the particle filter is applicable to highly nonlinear models with non-Gaussian uncertainties. Recently developed techniques that improve the convergence of the particle filter simulations are introduced and discussed. Comparisons between the particle filter and the extended Kalman filter are made using several numerical examples of nonlinear systems. The results indicate that the particle filter provides consistent state and parameter estimates for highly nonlinear models, while the extended Kalman filter does not.     

Invariant pattern recognition by use of wavelength multiplexing

Rotation-invariant pattern recognition can be achieved with circular-harmonic decomposition. A common problem with such a filter is that, because it is only a single term out of the circular decomposition, it does not contain much of the reference object's energy. Thus, the obtained correlation selectivity is low. This problem is solved by use of wavelength multiplexing. First, different harmonic terms are encoded by different wavelengths, and then they all are added incoherently in the output correlation plane. This process leads to rotation-invariant pattern recognition with a higher discrimination ability.     

系统存在建模误差时的鲁棒性故障检测

提出了系统存在建模误差时的一种鲁棒性故障检测方法。假设系统发生故障前有一段正常运行阶段,这个假设在工程中是很容易满足的,该阶段用自适应滤波器对系统进行参数估计,参数估计稳定后用Kalman滤波器进行故障检测。算例表明该方法的参数估计和故障检测效果都很好。     

Generalized spin filtering and an improved derivative-sign binary image method for the extraction of fringe skeletons

Generalized spin filters, including several directional filters such as the directional median filter and the directional binary filter, are proposed for removal of the noise of fringe patterns and the extraction of fringe skeletons with the help of fringe-orientation maps (FOM's). The generalized spin filters can filter off noise on fringe patterns and binary fringe patterns efficiently, without distortion of fringe features. A quadrantal angle filter is developed to filter off the FOM. With these new filters, the derivative-sign binary image (DSBI) method for extraction of fringe skeletons is improved considerably. The improved DSBI method can extract high-density skeletons as well as common density skeletons.     

Radio frequency photonic filter for highly resolved and ultrafast information extraction

We present a method and devices for highly resolved carrier and information extraction of optically modulated radar signals. The extraction is done by passing the optical beam through a monitoring path that constitutes a finite impulse response filter. Replications of the monitoring signal realize the required spectral scan of the filter. Despite the fact that the filter configuration is fixed, each replication experiences different spectral filtering. The radar carrier is detected by observing the energy fluctuations in a low-rate output detector. The RF information is extracted by positioning a low-rate tunable filter at the detected carrier frequency.     

工程表面分数阶样条滤波分析法

将分数阶样条滤波器作为表面轮廓滤波器以获取表面中线。首先将分数阶样条函数与变分公式相结合,推导出分数阶样条滤波器系统函数。分析了该滤波器的幅度传输特性,其具有截止幅度可调性质。当样条阶次逐渐升高时,截止特性可接近理想低通滤波器,而当阶次r=1.51时,截止特性又可逼近于高斯滤波器,该特性极大地方便了样条滤波器的使用。给出了分数阶样条滤波器的快速FFT算法,由于该滤波算法只涉及频域内乘积,且运算数量有限,所以计算效率很高。最后对FFT算法产生边缘效应的原因进行了分析,并对边缘效应进行了修正。实验结果表明:该滤波器算法不但具有灵活可调的截止特性,而且计算速度快, 在通用计算机上完成一次11 200点表面中线的提取只需4 ms,同时有效抑制了样条滤波器的边缘效应。     

Design of adaptive digital filters for phase extraction in complex fringe patterns obtained using the Ronchi test

A powerful technique is presented for processing complex fringe patterns with high noise levels and arbitrary distributions of spatial frequencies, which can successfully extract the phase information. Artifacts that arise from phase extraction in local filtering approaches are avoided by using a simple design and implementation strategy for the adaptive filter, based on the theory of digital filter design used in electronics, and applied to pixel rows (or columns) in the fringe-pattern. The filter designed in this manner is then applied to phase extraction in an experimental fringe pattern measured in a digital Ronchi test setup using a Carré phase-shifting procedure. The filtering strategy has a very low computational cost and allows phase extraction in noisy ronchigrams regardless their spatial frequency distribution, provided the fringes are still visible.     

最大相关峭度解卷积结合稀疏编码收缩的齿轮微弱故障特征提取

针对强背景噪声环境下齿轮早期故障诊断问题,提出了最大相关峭度解卷积结合稀疏编码收缩的微弱故障特征提取方法。由于最大相关峭度解卷积算法的处理结果同时受滤波器长度参数及解卷积周期参数的影响,为自适应地实现最佳的解卷积效果,利用粒子群算法优良的寻优特性,对最大相关峭度解卷积算法的最佳影响参数组合进行搜索。原故障信号经影响参数优化的最大相关峭度解卷积算法处理后,冲击特征会明显增强,为剔除剩余噪声,对所获解卷积信号做进一步稀疏编码收缩降噪处理,并通过分析降噪信号的包络谱来识别故障特征频率成分。实例分析结果验证了该方法的有效性和可靠性。