基于扇块化阈值判定的机载激光雷达可通行区域在线检测方法研究 被引量：1

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作者 杨喜旺 《现代电子技术》 北大核心 2024年第12期91-95,共5页

激光受扫描区域与摄像点间角度、方向以及间隔距离等因素影响,导致激光可覆盖区域有限,从而影响可通行区域在线检测的准确性。为此,提出一种基于扇块化阈值判定的机载激光雷达可通行区域在线检测方法。扇块化阈值包括最大扫描距离阈值... 激光受扫描区域与摄像点间角度、方向以及间隔距离等因素影响,导致激光可覆盖区域有限,从而影响可通行区域在线检测的准确性。为此,提出一种基于扇块化阈值判定的机载激光雷达可通行区域在线检测方法。扇块化阈值包括最大扫描距离阈值和畸变系数阈值,利用其判定机载激光雷达扇形块区域;采用最大熵值预测模型与调节系数处理扇形块区域数据,结合小波变换实现机载激光雷达可通行区域在线检测。实验结果表明,所提方法不仅检测到在4、6、7检测点处,道路宽度信息发生了变化,而且可以有效检测出区域内的障碍物,从而提高可通行区域的检测准确性,具备较好的检测效果。 展开更多

关键词 机载激光雷达 可通行区域 在线检测 障碍物识别 扇块化阈值 小波变换函数

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基于时空连续补偿的矿山可通行区域识别方法

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作者 代博 王亚飞 +3 位作者 李若尧 李泽星 章翼辰 张睿韬 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第10期62-67,79,共7页

可通行区域识别是矿山无人驾驶技术中的重要环节。露天矿山道路场景具有道路边界模糊不清及路面平坦度不一等特征,使用传统同心圆地面分割模型进行矿山道路平面拟合时容易出现可通行区域与车辆不连通及帧间可通行区域识别结果不一致等... 可通行区域识别是矿山无人驾驶技术中的重要环节。露天矿山道路场景具有道路边界模糊不清及路面平坦度不一等特征,使用传统同心圆地面分割模型进行矿山道路平面拟合时容易出现可通行区域与车辆不连通及帧间可通行区域识别结果不一致等误分类问题。提出了一种基于时空连续补偿的矿山道路可通行区域识别方法。首先,基于同心圆模型对矿山道路建模,并利用主成分分析方法进行多平面拟合,获取初始可通行区域分割结果;然后,基于空间连通性,分别利用区域生长方法和基于密度的噪声应用空间聚类方法对初始可通行区域进行区域连通性滤波及点连通性滤波,得到符合空间连通性的可通行区域;最后,基于时间区域一致性对不同点云帧中可通行性不一致的不稳定区域进行滤除,先根据正态分布变换方法构建栅格地图,再利用时间稳定权重判断栅格稳定性,最终通过区域栅格投影实现不稳定区域的滤除。矿山场景中测试结果表明:该方法的准确率为93.44%,较现有主流方法提升2.27%;召回率为99.14%,较现有主流方法提升8.26%。该方法不仅在不连通区域中具有良好的空间连通性,还在崎岖区域内具有良好的时序稳定性。 展开更多

关键词 露天矿山 无人驾驶矿卡 可通行区域识别 区域连通性滤波 时空连续补偿 点云分割

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基于道路拓扑结构约束的未知非结构化场景可通行区域检测方法

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作者 时利 赵盼 +2 位作者 林玲龙 刘法勇 李涛 《电子测量技术》 北大核心 2024年第16期147-154,共8页

非结构化未知场景缺乏丰富的先验信息,且道路类型多变、没有规则道路边界等严重制约自动驾驶车辆自主导航的平顺性和安全性。本文针对非结构化场景提出一种考虑道路拓扑结构约束的可通行区域检测方法。首先,为满足全局任务规划需求,基... 非结构化未知场景缺乏丰富的先验信息,且道路类型多变、没有规则道路边界等严重制约自动驾驶车辆自主导航的平顺性和安全性。本文针对非结构化场景提出一种考虑道路拓扑结构约束的可通行区域检测方法。首先,为满足全局任务规划需求,基于卫星航拍图像,半自动地提取道路的拓扑结构,构建全局路网,规划全局行驶轨迹;其次,根据全局轨迹和实时定位提取当前的行驶道路方向,作为道路可行使区域自适应生长的强约束条件,保障可通行区域的延伸方向与道路方向一致;最后,提出基于贝叶斯的激光雷达-视觉可通行区域融合方法,提升可通行区域检测的鲁棒性。实验结果表明,所提出的方法能够准确检测出可通行区域,检测失效率仅为0.2‰;在直线情况下,平均占比因子和平均发散因子为87.26%、41.91%;在弯道情况下,平均占比因子和平均发散因子73.62%和64.18%;证明了方法的有效性。 展开更多

关键词 非结构化场景 道路拓扑结构约束 可通行区域 贝叶斯融合 自动驾驶车辆

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基于视觉的移动机器人可通行区域识别研究综述 被引量：8

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作者 朱效洲 李宇波 +1 位作者 卢惠民 张辉 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第6期2009-2013,共5页

实现实时准确的可通行区域识别,是户外环境下移动机器人导航的重要组成部分。对基于视觉的移动机器人可通行区域识别研究进行了综述,首先介绍了移动机器人视觉导航常用的视觉系统,并从障碍物检测、地形分类两个方面介绍了该问题研究的进... 实现实时准确的可通行区域识别,是户外环境下移动机器人导航的重要组成部分。对基于视觉的移动机器人可通行区域识别研究进行了综述,首先介绍了移动机器人视觉导航常用的视觉系统,并从障碍物检测、地形分类两个方面介绍了该问题研究的进展,最后对该领域的技术发展趋势进行了探讨。 展开更多

关键词 移动机器人 视觉 障碍物检测 地形分类 可通行区域

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一种激光雷达可通行区域提取算法 被引量：5

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作者 袁夏 赵春霞 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期1702-1707,共6页

基于模糊模型和时空关联分析,提出一种在激光雷达获取的点云数据中寻找可通行区域的方法。首先使用基于最大熵的模糊预测模型将激光雷达获得的单条扫描线数据聚类分段;然后寻找符合可通行特征的分段作为初始可通行区域;最后利用时空关... 基于模糊模型和时空关联分析,提出一种在激光雷达获取的点云数据中寻找可通行区域的方法。首先使用基于最大熵的模糊预测模型将激光雷达获得的单条扫描线数据聚类分段;然后寻找符合可通行特征的分段作为初始可通行区域;最后利用时空关联模型在多条扫描线数据中进一步优化可通行区域提取结果。算法通过利用不同方向三维到二维的映射避免了三维空间中计算量大的缺陷,同时又较好地保留了三维数据包含的信息,不涉及迭代计算和在线机器学习过程。实验表明,在城市环境中,算法能够较好的提取可通行区域。 展开更多

关键词 信息处理技术 激光雷达 点云 可通行区域 模糊聚类 时空关联

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基于激光点云的道路可通行区域检测方法 被引量：8

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作者 宁小娟 巩亮 张金磊 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期22-29,共8页

以车载激光雷达获取的点云数据为研究对象,针对无人车道路环境感知的关键技术展开研究。为解决无人驾驶中道路可通行区域检测存在的地面不平整、缓坡、障碍物单一等问题,提出基于激光点云数据的道路可通行区域检测方法。通过基于分段校... 以车载激光雷达获取的点云数据为研究对象,针对无人车道路环境感知的关键技术展开研究。为解决无人驾驶中道路可通行区域检测存在的地面不平整、缓坡、障碍物单一等问题,提出基于激光点云数据的道路可通行区域检测方法。通过基于分段校准的RANSAC算法进行地面分割,解决地面不平整导致的欠分割问题。使用多特征复合判据,利用基于体素化的DBSCAN聚类算法和基于结构特征的障碍物识别方法完成障碍物的分割与识别。结合道路结构以及数据高程突变特征,提取道路边界候选点并拟合得到完整的道路边界线。将道路区域栅格化,根据道路边界悬空障碍物判断并更新可通行区域,实现可通行区域的准确检测。实验结果表明,该方法在复杂道路场景中的边界检测准确率高于95%,可有效检测出障碍物及道路的可通行区域,具有良好的实时性与鲁棒性。 展开更多

关键词 无人驾驶 分段校准 障碍物分割与识别 道路边界提取 可通行区域

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非结构化环境下的单目视觉可通行区域检测 被引量：5

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作者 郭植星 曾碧 +2 位作者 刘建圻 陈文轩 王俊丰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第24期298-306,共9页

目前三维避障主要采用三维激光雷达或者基于深度学习的障碍物识别,但前者价格昂贵,后者训练成本高且不稳定。为了稳定、鲁棒地实现低成本三维空间避障方案,提出了一种基于单目相机的可通行区域检测方法。该方法利用特征点标识障碍物,通... 目前三维避障主要采用三维激光雷达或者基于深度学习的障碍物识别,但前者价格昂贵,后者训练成本高且不稳定。为了稳定、鲁棒地实现低成本三维空间避障方案,提出了一种基于单目相机的可通行区域检测方法。该方法利用特征点标识障碍物,通过对相机高度和旋转平面加以约束,解决单目SLAM中的尺度不一致问题,并设计了障碍物距离求解器和代价求解器对小车前方区域特征点进行处理,计算出视觉代价地图,划分可通行区域。该方法优势在于仅需要低成本的单目相机便可完成可通行区域检测任务,可方便地移植到轻量级的移动设备,计算得到的视觉代价地图亦有利于小车后续的路径规划任务。在KITTI数据集上进行的实验表明,该方法的平均运算速度能达到20 frame/s,能满足小车实时避障的要求,对于单目SLAM的尺度恢复误差为2.5%~4.9%。 展开更多

关键词 非结构化环境 单目视觉 视觉代价地图 可通行区域

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半结构化环境稀疏点云可通行区域检测方法 被引量：2

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作者 洪洋 袁夏 +4 位作者 高飞 成诚 杨欢 陈耀忠 陆建峰 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第18期251-259,共9页

传统的激光雷达可通行区域检测算法实时性好,但算法通常对点云数据的高度特征依赖较强,半结构化环境中斜坡等区域高度特征不稳定,易降低算法的性能。基于半结构化环境下三维稀疏点云数据,提出了一种基于直线特征的可通行区域实时检测算... 传统的激光雷达可通行区域检测算法实时性好,但算法通常对点云数据的高度特征依赖较强,半结构化环境中斜坡等区域高度特征不稳定,易降低算法的性能。基于半结构化环境下三维稀疏点云数据,提出了一种基于直线特征的可通行区域实时检测算法,预处理原始点云数据,并从中速提取直线特征;对直线聚类和筛选,从而提取有效的直线特征;使用直线特征检测结构化障碍物和非结构化障碍物;标记出可通行区域,并构建环境地图。实验结果表明,在校园半结构化环境中,该算法可以较稳定地检测可通行区域,在检测路缘石等高度较低的障碍物时表现出良好的性能,并且适应斜坡、颠簸、负障碍等地面。 展开更多

关键词 三维稀疏点云 直线特征提取 半结构化环境 可通行区域

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一种低成本的机器人室内可通行区域建模方法 被引量：7

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作者 张釜恺 芮挺 +1 位作者 何雷 杨成松 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2470-2478,共9页

基于单目视觉的同步定位与建图(SLAM)是机器人领域中的一项热门技术。然而,在场景建图方面,由于其计算量较大,各主流方法还无法在低运算能力的平台上实现实时的场景建模。针对室内环境与小型机器人的特定情况,提出了一种新的可通行区域... 基于单目视觉的同步定位与建图(SLAM)是机器人领域中的一项热门技术。然而,在场景建图方面,由于其计算量较大,各主流方法还无法在低运算能力的平台上实现实时的场景建模。针对室内环境与小型机器人的特定情况,提出了一种新的可通行区域建模方法。该方法建立在单目特征点SLAM的基础上,通过HSV色彩空间内的图像自适应阈值分割获取地面分割图像,并与SLAM生成的稀疏点云进行交叉比对,进而获取地平面与准确的地面分割区域,再将地面分割区域反投影到地平面上,获取地面的稠密建模。在室内场景的实验中,所提方法的平均运算速度能达到21帧/s,速度约为ORB-SLAM的70%,能够满足移动平台的实时性要求。对于地平面位置的还原平均误差为5.8%,地面上道路宽度的建模误差在3.5%~12.8%。 展开更多

关键词 单目同步定位与建图 室内场景 可通行区域 地面建模 图像分割

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基于多特征融合的煤矿井下辅助运输车辆可通行性评估方法 被引量：3

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作者 江帆 刘一凡 +3 位作者 朱真才 张超凡 周公博 彭玉兴 《煤炭学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期4986-5001,共16页

辅助运输车辆在煤矿井下人员、物料、矸石和设备等运输方面发挥着重要作用。煤矿井下巷道空间狭长、环境复杂、光线强弱交替,易引发辅助运输车辆驾驶人员疲劳、视线模糊、操作失误等导致的驾驶安全事故。随着我国智慧矿山建设的不断推进... 辅助运输车辆在煤矿井下人员、物料、矸石和设备等运输方面发挥着重要作用。煤矿井下巷道空间狭长、环境复杂、光线强弱交替,易引发辅助运输车辆驾驶人员疲劳、视线模糊、操作失误等导致的驾驶安全事故。随着我国智慧矿山建设的不断推进,提高辅助运输车辆的安全性、智能化对实现煤矿少人化、无人化具有重要的现实意义。针对煤矿井下辅助运输车辆的通行性评估问题,提出了基于多特征融合的煤矿井下辅助运输车辆可通行性评估方法。首先,利用边缘检测、形态学顶帽变换和八联通区域获得增强的铁轨二值化图像,通过消失点坐标设定阈值将铁轨分为直轨和弯轨两个模型,并分别采用渐进概率Hough变换和改进特征点选取的Catmull-Rom样条曲线拟合直轨和弯轨,形成基于可切换模型的铁轨检测方法;其次,基于煤矿井下巷道壁管道颜色属性,通过HSV颜色空间变换、边缘检测和最小二乘法拟合算法构建管道特征检测策略;再次,提出基于管道和铁轨特征点加权融合的辅助运输车辆行驶中心轨迹线提取方法,构建辅助运输车辆安全通行区域生成规则;然后,针对传统分水岭算法中过分割问题,采用基于标记的改进分水岭分割和Graph Cut算法对静态障碍物进行二维边缘和区域特征提取,选用小样本分类支持向量机构建基于HOG特征与LBP特征融合的煤矿井下行人检测模型,实现辅助运输车辆前方动态和静态障碍物综合检测;最后,通过欧式距离判断障碍物与安全通行区域的位置关系,判断障碍物入侵情况,得到辅助运输车辆可通行性评估结果。试验结果表明:所提方法能够实现煤矿井下铁轨特征、管道特征、安全通行区域检测,对煤矿井下辅助运输车辆可通行性进行有效评估。 展开更多

关键词 辅助运输车辆 铁轨检测 管道检测 障碍物检测 可通行区域检测

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基于单目SLAM稀疏特征的避障方法

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作者 江明 曾碧 +2 位作者 刘建圻 彭泽鑫 林中文 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第6期1735-1742,共8页

为在使用单目相机的低成本移动机器人上实现避障,提出一种基于现有单目SLAM系统生成的稀疏特征的可通行区域检测方法。通过使用单目SLAM生成的稀疏地标点标识障碍物,根据环境信息恢复构建三维体素地图,生成二维栅格代价地图。为解决单目... 为在使用单目相机的低成本移动机器人上实现避障,提出一种基于现有单目SLAM系统生成的稀疏特征的可通行区域检测方法。通过使用单目SLAM生成的稀疏地标点标识障碍物,根据环境信息恢复构建三维体素地图,生成二维栅格代价地图。为解决单目SLAM中尺度不明确的问题,提出一种基于视觉-轮式编码器的尺度求解器。通过直接使用机器人已有的SLAM框架生成的地标点,在降低系统整合成本同时降低计算量。实验结果表明,在KITTI和DRE数据集上构图的耗时在10 ms~20 ms,可以很好满足在性能受限的设备上的实时避障需求。 展开更多

关键词 单目视觉 同步定位与地图构建 代价地图 可通行区域 避障 稀疏特征 尺度恢复

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基于多传感器融合的越野环境路面信息识别 被引量：3

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作者 刘辉 刘聪 +2 位作者 韩立金 何鹏 聂士达 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期783-791,共9页

为实现精准的越野环境路面信息识别,文中提出了一种基于多传感器信息融合的路面信息识别方法.首先,针对车辆簧下振动加速度信号设计了特征提取算法,通过双线性池化方法融合加速度特征与图像+深度特征,以实现对越野路面类型的多维度特征... 为实现精准的越野环境路面信息识别,文中提出了一种基于多传感器信息融合的路面信息识别方法.首先,针对车辆簧下振动加速度信号设计了特征提取算法,通过双线性池化方法融合加速度特征与图像+深度特征,以实现对越野路面类型的多维度特征融合与识别.然后,为提高越野路面可通行区域检测效果,引入迁移学习方法,将越野场景路面类型识别模型中路面特征提取的共性知识向通行区域分割模型进行迁移.在真实越野环境数据集下对模型进行训练与测试,测试结果表明文中提出的识别方法不仅在越野场景路面类型识别任务上获得了98.65%的平均分类准确率,而且引入先验知识可明显提升通行区域检测效果. 展开更多

关键词 越野环境 路面类型识别 多传感器信息融合 迁移学习 可通行区域检测

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高遮挡环境下玉米植保机器人作物行间导航研究 被引量：24

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作者 刘路 潘艳娟 +3 位作者 陈志健 王玉伟 李亚伟 陈黎卿 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期11-17,共7页

玉米小型植保机器人可以有效解决病虫害防治难的问题,然而玉米生长中后期作物行间叶片纵横交错会严重遮挡可通行区域,给植保机器人沿垄间导航造成了极大的困难。本文将16线激光雷达搭载在植保机器人顶端作为感知单元,实现玉米行间信息... 玉米小型植保机器人可以有效解决病虫害防治难的问题,然而玉米生长中后期作物行间叶片纵横交错会严重遮挡可通行区域,给植保机器人沿垄间导航造成了极大的困难。本文将16线激光雷达搭载在植保机器人顶端作为感知单元,实现玉米行间信息获取并提取植保机器人可通行区域识别方法。由于植株叶片属于非刚性障碍,通过分析机器人前进方向上的玉米植株三维点云数据,研究其叶片与主干点云地面投影的分布规律,将K-means聚类估算所得玉米点云中心点作为主干区域点。然后,利用玉米作物成行种植特性引入置信区间去除所估计玉米主干区域离群的聚类点,提高分析精确度。最终解析出高遮挡环境下玉米作物行中心导航线。模拟真实玉米农田场景开展试验,与实际仿真玉米的主干位置对比,该方法识别的玉米位置沿作物行两侧感知系统3.0~3.5 m前视距离最大误差3.55 cm,系统感知响应平均用时2 s,满足60 cm宽小型植保机器人最大移动1 m/s速度的自主通行局部导航的环境感知需求。 展开更多

关键词 玉米植保机器人 生长中后期 行间导航 激光雷达 K-MEANS聚类 可通行区域

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