融合图像识别和VFH+的无人艇局部路径规划方法 被引量：7

1

作者 洪晓斌 魏新勇 +2 位作者 黄烨笙 刘艳霞 肖国权 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期24-33,共10页

针对水面无人艇在复杂海况下的局部避障问题,文中引入深度学习方法来处理视觉信息,提出了结合VFH+算法的水面无人艇的局部路径规划方法.首先利用对称的编码器-解码器结构的图像语义分割模型和FasterRCNN网络模型进行水面边界线检测及水... 针对水面无人艇在复杂海况下的局部避障问题,文中引入深度学习方法来处理视觉信息,提出了结合VFH+算法的水面无人艇的局部路径规划方法.首先利用对称的编码器-解码器结构的图像语义分割模型和FasterRCNN网络模型进行水面边界线检测及水面障碍物识别,构建水面无人艇环境模型;然后采用基于VFH+的局部路径规划方法,通过逐步构建主直方图、二元直方图和掩模直方图压缩环境数据,引入合理的代价函数来获取实现水面无人艇的有效避障方向规划.在MODD图像数据集上的仿真实验以及实船避障实验结果表明,该方法能有效地提取水面图像信息,并得到合理的局部路径规划策略,在10kn航速下的避障轨迹平滑,可满足水面无人艇的自主避障需求. 展开更多

关键词 无人艇 图像分割 FasterRCNN模型 vfh+算法 路径规划

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未知环境下基于VFH+物理仿真耦合模型的机器人避障 被引量：6

2

作者 孙远敬 王帅 +1 位作者 李鑫 郭鹰 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第5期460-465,共6页

针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制... 针对传统机器人避障实验流程繁琐、实验成本高等问题,基于改进的向量场直方图算法建立算法模型,再将算法模型与动态仿真(Simulink)模块下建立的物理仿真模型相耦合,实现耦合模型的机器人避障仿真.基于改进前后两种算法的耦合模型,控制相同机器人在同一障碍物环境下进行避障实验.研究结果表明:该模型成功实现了未知环境下机器人系统对障碍物的及时预警和有效规避,缩短了路径;物理仿真耦合模型的建立使机器人避障性能得到优化,同时简化了机器人避障实验流程. 展开更多

关键词 机器人避障 vfh+算法 耦合模型 动力学模型

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基于VFH~*的水面无人艇局部避障方法 被引量：13

3

作者 魏新勇 黄烨笙 洪晓斌 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第12期39-45,共7页

针对水面无人艇在未知海洋环境下的避碰问题,提出一种基于VFH*算法的前向预测水面无人艇局部避障方法。利用连续的激光雷达数据帧和无人艇实时位姿信息进行雷达前后帧数据融合,并以此为基础建立障碍物向量场直方图来划分无人艇当前时刻... 针对水面无人艇在未知海洋环境下的避碰问题,提出一种基于VFH*算法的前向预测水面无人艇局部避障方法。利用连续的激光雷达数据帧和无人艇实时位姿信息进行雷达前后帧数据融合,并以此为基础建立障碍物向量场直方图来划分无人艇当前时刻的可行和不可行区域,引入前向预测节点和合理的代价函数计算每个候选方向的代价,最终选取具有最小代价的方向作为水面无人艇的可行方向。通过V-REP仿真实验和水池实艇实验表明,该方法能结合实时传感参量得到无人艇当前时刻的避障方向,避免无人艇在局部避障过程中出现尾端碰撞或陷入局部最小值的问题,满足水面无人艇的避障需求。 展开更多

关键词 水面无人艇 vfh^*算法 前后帧数据融合 局部避障

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基于自适应VFH算法的移动机器人避障规划 被引量：1

4

作者 徐天余 孙晓冬 +2 位作者 谢建良 孟祥冬 何启江 《高技术通讯》 CAS 2023年第6期643-651,共9页

向量场直方图(VFH)方法具有对传感器误差不敏感以及响应速率快等特点而广泛应用于移动机器人的运动避障问题。该方法将各方向的障碍物信息量化为强度值,并以设定的阈值判断可行性。而不同的阈值会造成机器人避障效果的差异,对不同任务... 向量场直方图(VFH)方法具有对传感器误差不敏感以及响应速率快等特点而广泛应用于移动机器人的运动避障问题。该方法将各方向的障碍物信息量化为强度值,并以设定的阈值判断可行性。而不同的阈值会造成机器人避障效果的差异,对不同任务环境的适应性较差。本文针对传统VFH方法的阈值敏感性问题进行改进,提出一种自适应阈值调整策略,通过构建阈值评价函数,结合环境信息对候选方向范围内每组阈值进行代价分析,实时地选取适于当前运动的阈值,使机器人能够自主完成避障。为验证算法的有效性和可靠性,设计模拟障碍物的场景并进行对比实验。结果表明,采用改进自适应阈值策略的VFH算法,能够改善传统算法对阈值敏感的问题,能保证机器人可以在狭窄通道中以较短的无碰撞路径到达目标位置。 展开更多

关键词 路径规划 自主避障 向量场直方图(vfh) 自适应阈值

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一种添加振荡抑制的移动机器人避障算法

5

作者 吴庭明 吴宪云 +1 位作者 邓亮 李云松 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期84-95,共12页

针对室内移动机器人动态避障算法易出现局部死区问题,提出一种改进VFH动态避障算法。首先,针对传统VFH类算法,在候选波谷评价函数中引入波谷宽度和路径长度评价指标以降低移动机器人陷入局部死区的概率,提高路径平滑性;其次,针对局部避... 针对室内移动机器人动态避障算法易出现局部死区问题,提出一种改进VFH动态避障算法。首先,针对传统VFH类算法,在候选波谷评价函数中引入波谷宽度和路径长度评价指标以降低移动机器人陷入局部死区的概率,提高路径平滑性;其次,针对局部避障算法受限于局部环境易在障碍物附近发生来回振荡的问题,引入振荡评价函数,通过计算移动机器人位姿到起始点和终点的加权欧氏距离绘制振荡评价曲线,利用自动峰值检测和一阶前向差分曲线获取振荡位置,并添加振荡抑制,使移动机器人逃离局部死区。仿真验证表明,在100组仿真场景中,改进算法陷入局部死区的场景减少约70组,平均规划迭代次数降低约32.3次,平均路径长度降低约26.2%,平均累计转折角度降低约79.6%。该算法有效降低了局部避障的代价,提高路径平滑度的同时降低在局部特殊环境下陷入死区的概率。 展开更多

关键词 避障 vfh 局部死区 振荡曲线

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未知环境中基于观察者的多机器人编队控制方法 被引量：2

6

作者 雷斌 曾良才 《武汉科技大学学报》 CAS 2011年第3期195-198,共4页

结合领导-跟随法和VFH+避障法,提出一种基于观察者的多机器人编队控制方法,并利用Player/Stage机器人仿真平台,对编队控制方法进行了仿真实验。结果表明,编队控制方法可有效地将一组移动机器人以一定队形无碰地到达指定目的地。基于Play... 结合领导-跟随法和VFH+避障法,提出一种基于观察者的多机器人编队控制方法,并利用Player/Stage机器人仿真平台,对编队控制方法进行了仿真实验。结果表明,编队控制方法可有效地将一组移动机器人以一定队形无碰地到达指定目的地。基于Player/Stage机器人仿真平台的特性,编队控制方法完全可以用于实际机器人上。 展开更多

关键词 多机器人系统 编队控制 vfh+ Player/Stage

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智能移乘护理机器人室内路径规划方法研究 被引量：4

7

作者 刘今越 冯凯 郭士杰 《机械设计与制造》 北大核心 2022年第1期286-289,294,共5页

为了帮助失能老人实现在家庭环境中床、轮椅、沙发、厕所马桶等生活器具之间的移动,室内智能移乘护理机器人需要完成从任意初始点、任意起始位姿开始,将人无碰撞、安全运送至目标点,并且在运送过程中完成机器人头尾前进方向转换等任务,... 为了帮助失能老人实现在家庭环境中床、轮椅、沙发、厕所马桶等生活器具之间的移动,室内智能移乘护理机器人需要完成从任意初始点、任意起始位姿开始,将人无碰撞、安全运送至目标点,并且在运送过程中完成机器人头尾前进方向转换等任务,这些都对机器人的路径规划能力提出了要求。鉴于此,采用分段式路径规划方法,通过对中间转换位姿的恰当选择,使得机器人在有限室内空间内的转向角度幅度得到了有效改善,同时通过速度的控制来降低转向角变化频率从而提高被护理人的舒适性。接着对机器人采用的向量直方图法(VFH)进行介绍,并对其阈值敏感问题提出解决办法。最后,结合实验验证了这里方法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 移乘护理机器人 路径规划 无碰撞 中间位姿 vfh

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基于改进双向A~*和向量场直方图算法的无人机航路规划 被引量：21

8

作者 张亚兰 赵成萍 严华 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第4期179-184,共6页

现代无人机的行驶环境复杂多变,对无人机的航路规划不仅要求路径最短,同时还要满足实时性以应对突发威胁。提出一种离线规划和在线避障结合的航路规划方法。首先利用改进的双向A*算法对已知环境进行离线规划;并提出基于碰撞检测的动态... 现代无人机的行驶环境复杂多变,对无人机的航路规划不仅要求路径最短,同时还要满足实时性以应对突发威胁。提出一种离线规划和在线避障结合的航路规划方法。首先利用改进的双向A*算法对已知环境进行离线规划;并提出基于碰撞检测的动态步长和双向去除冗余点方法。在不影响路径精度的同时,缩短离线规划时间和路径。在无人机按照离线路径行驶过程中,当规划路径中出现突发威胁,利用VFH算法进行实时避障;对避障算法设置子目标,使无人机完成避障后能迅速回到离线轨迹,不影响全局路径的最优性。仿真实验表明;所提方法规划的路径长度短、耗时少;并能有效避开突发威胁,充分结合了双向A*算法路径最优和VFH算法的快速实时避障性的优点。 展开更多

关键词 双向A*算法 动态步长 去除冗余点 vfh算法 设置子目标

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未知环境下的智能体避障算法研究 被引量：3

9

作者 刘荣 庄毅 薛羽 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2014年第3期602-605,共4页

针对智能体避障选取VFH及一系列改进方法时,原有直方图构造模型的复杂性问题以及大部分研究方法忽略了障碍物运动特性以及智能体自身大小对智能体避障的影响.提出一种新的直方图计算方法.该方法改进了原始的栅格计算模型,采用几何分析... 针对智能体避障选取VFH及一系列改进方法时,原有直方图构造模型的复杂性问题以及大部分研究方法忽略了障碍物运动特性以及智能体自身大小对智能体避障的影响.提出一种新的直方图计算方法.该方法改进了原始的栅格计算模型,采用几何分析计算的方法,减少了智能体避障过程中的计算量;通过对动态物体进行研究,算法考虑了障碍物运动的特性以及智能体自身尺寸对避障所产生的影响.仿真实验表明,通过该算法构造的直方图能够作为智能体避障决策的基础,使得智能体能够顺利绕过动态障碍物,寻求优化的路径,快速追踪到静态目标和动态目标. 展开更多

关键词 智能体 动态障碍物 避障 vfh方法 直方图

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一种视点直方图特征优化的点云目标识别算法 被引量：4

10

作者 杜靖远 邓计才 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第5期45-50,共6页

为了提高点云目标识别算法的识别率、增强算法鲁棒性,研究了一种将颜色纹理的方向特征直方图(CSHOT)算法与视点特征直方图(VFH)算法相结合的点云目标识别算法(CSHOT-VFH)。利用VFH特征对点云目标进行识别,实现目标快速估测。在此基础上... 为了提高点云目标识别算法的识别率、增强算法鲁棒性,研究了一种将颜色纹理的方向特征直方图(CSHOT)算法与视点特征直方图(VFH)算法相结合的点云目标识别算法(CSHOT-VFH)。利用VFH特征对点云目标进行识别,实现目标快速估测。在此基础上,进一步利用CSHOT特征进行精确识别。搭建了实验系统,分别对单物体场景、多物体场景及目标存在部分遮挡等情况进行了测试。测试结果表明:本文算法识别率达到了90%以上,在目标遮挡的两组实验中,本文算法比VFH算法的识别率提高了10%以上,能够满足室内场景目标检测的需求。 展开更多

关键词 点云目标识别 鲁棒性 vfh特征描述符 CSHOT特征描述符 目标遮挡 目标检测

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铁路场景三维点云分割与分类识别算法 被引量：37

11

作者 郭保青 余祖俊 +2 位作者 张楠 朱力强 高晨光 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2103-2111,共9页

铁路限界侵入检测对保障高速铁路安全具有重要意义,基于激光三维点云分割与分类识别的异物侵入检测具有准确、直观的优点,在诸如隧道口和站台的铁路重点区域监测中具有广泛应用前景。设计了一种带动二维激光雷达进行俯仰运动的装置用于... 铁路限界侵入检测对保障高速铁路安全具有重要意义,基于激光三维点云分割与分类识别的异物侵入检测具有准确、直观的优点,在诸如隧道口和站台的铁路重点区域监测中具有广泛应用前景。设计了一种带动二维激光雷达进行俯仰运动的装置用于铁路三维点云的采集,基于法线方向一致性原则提出采用区域生长分割算法解决欧氏聚类分割和随机采样一致性(RANSAC)分割造成的过分割和欠分割问题;针对分割后的单物体点云,提出利用视点特征直方图(VFH)进行不同目标的三维点云特征提取,基于不同物体VFH建立KD树,并利用最近点搜索方法完成单物体点云分类识别。铁路场景典型物体的分类实验结果表明,本算法对铁路场景典型物体的分类识别准确率大于90%。 展开更多

关键词 三维点云 区域生长 分割 视点特征直方图 分类识别

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基于激光雷达的移动机器人避障规划仿真研究 被引量：18

12

作者 刘杰 闫清东 唐正华 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期306-310,共5页

对传统矢量场直方图算法进行改进,使其成为一种适用于将激光雷达作为探测仪的室外避障规划算法。将激光雷达数据作为依据,以自适应阈值为条件,通过对目标航向进行规划,获得机器人行进方向的实时避障算法。当机器人与目标点之间存在障碍... 对传统矢量场直方图算法进行改进,使其成为一种适用于将激光雷达作为探测仪的室外避障规划算法。将激光雷达数据作为依据,以自适应阈值为条件,通过对目标航向进行规划,获得机器人行进方向的实时避障算法。当机器人与目标点之间存在障碍物时,以最大阈值获得机器人的目标航向,而当机器人与目标点之间无障碍物时,以最小阈值确保机器人行进过程不会与障碍物发生碰撞。仿真结果表明,在复杂障碍物环境中,当机器人行进速度低于0.8 m/s时,可安全而平滑地通过障碍区,到达目标点;当机器人的行进速度高于0.8 m/s时,虽速度过快,机器人与平台之间会有轻微的剐蹭,但最终亦能到达目标点。 展开更多

关键词 机器人 避障 矢量场直方图 激光雷达 自适应阈值 目标航向

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基于激光雷达信息的无人机避障控制研究 被引量：13

13

作者 王海群 王水满 张怡 《激光杂志》 北大核心 2019年第12期76-79,共4页

激光雷达有探测距离远,鲁棒性强等特点,将激光雷达作为无人机的传感器,并对传统的矢量场直方图算法(VFH)进行了改进。用激光雷达数据作为依据,提出了一种改进自适应阈值策略,使用阈值评价函数,对可选范围内的每组阈值进行综合评价,使得... 激光雷达有探测距离远,鲁棒性强等特点,将激光雷达作为无人机的传感器,并对传统的矢量场直方图算法(VFH)进行了改进。用激光雷达数据作为依据,提出了一种改进自适应阈值策略,使用阈值评价函数,对可选范围内的每组阈值进行综合评价,使得无人机能够选取适合当前情况的阈值。实验结果表明,存在障碍物环境中,无人机可以寻得较短的路径和较快的时间,安全无碰撞的到达目标点,避障精度可达96.7%,并且无人机姿态的实时反馈控制也满足避障的要求。 展开更多

关键词 激光雷达 无人机 vfh 直方图

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未知环境下多无人机协同搜索与围捕策略研究 被引量：5

14

作者 刘云辉 石永康 《现代电子技术》 2023年第6期98-104,共7页

针对多无人机在未知环境下的目标搜索与围捕问题,文中提出一种多无人机协同搜索与围捕策略。该策略分为两部分:一是基于区域划分的多无人机遍历式协同搜索;二是基于时间一致性的多无人机协同围捕。首先,根据相关参数对任务区域进行子区... 针对多无人机在未知环境下的目标搜索与围捕问题,文中提出一种多无人机协同搜索与围捕策略。该策略分为两部分:一是基于区域划分的多无人机遍历式协同搜索;二是基于时间一致性的多无人机协同围捕。首先,根据相关参数对任务区域进行子区域划分,并根据无人机与子区域中心点距离以及子区域的状态进行子区域搜索任务实时分配;其次,根据目标的位置以及建立的围捕点生成模型,解算出围捕点;最后,采用距离协商法,根据各无人机与各围捕点之间的距离进行围捕点的合理分配,并根据各无人机与其配对围捕点之间的距离以及无人机的速度范围建立多无人机的时间一致性约束,通过调节各无人机的飞行速度实现同时到达配对围捕点的目的。考虑到环境未知,在多无人机协同搜索与围捕的过程中,采用VFH+进行无人机的局部路径规划,以确保无人机的安全。仿真结果表明,所提出的多无人机协同搜索与围捕策略具有可行性。 展开更多

关键词 多无人机 区域划分 遍历式搜索 协同围捕 距离协商法 时间一致性 vfh+ 仿真实验

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基于混沌的3D线框模型加密方法 被引量：1

15

作者 赵耿 祝淑云 +6 位作者 金鑫 李晓东 孙红波 徐治理 殷岁 田朝辉 孙楠 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2753-2760,共8页

随着网络环境中图形数据的急速增长,图形数据安全处理成为了亟待解决的网络安全新挑战。对3D模型的加密也是刻不容缓。利用混沌映射提出了一种针对3D线框模型的加密方案。该方法分为两部分:混淆和扩散。利用逻辑映射生成一个随机可逆矩... 随着网络环境中图形数据的急速增长,图形数据安全处理成为了亟待解决的网络安全新挑战。对3D模型的加密也是刻不容缓。利用混沌映射提出了一种针对3D线框模型的加密方案。该方法分为两部分:混淆和扩散。利用逻辑映射生成一个随机可逆矩阵对点进行扩散,利用Arnold’s cat map对边进行置乱,加密的顶点,多边形合成在一起,形成最终的加密3D线框模型。结果表明:对每个3D线框模型都能正确的加解密。该加密方法也能很好的抵抗暴力攻击、统计攻击等。 展开更多

关键词 3D线框 混沌逻辑映射 Arnold’s CAT map 加密 VIEWPOINT FEATURE Histogram(vfh)

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