一种改进的SIFT图像立体匹配算法

针对SIFT算法复杂度高、计算时间长、影响立体匹配的实时性等问题,提出了一种改进的立体视觉特征点匹配算法该算法从两个方面对SIFT算法进行改进:首先利用24维特征描述符代替128维特征描述符,以降低计算复杂度;其次在图像对匹配过程中采用改进的BBF搜索算法,通过引入最小优先级队列的限制条件和匹配精度更高的马氏距离判断两幅图像特征点的匹配性.采用经典图像和未知的室外环境下拍摄的图像对本文算法进行实验验证,结果表明,本文提出的算法每100个特征点检测时间为0.01 s,正确匹配率平均为89.65%,相对于原算法,提高了匹配的准确度,并降低了匹配时间.      

大样本量地图匹配方法研究

为保证GPS浮动车交通信息采集与预测的精度,采用直接投影算法,即点到线地图匹配算法来进行大样本量的GPS浮动车数据的地图匹配.文章以唐山市为例,在MapInfo图层中绘制唐山电子路网图以及路网中的GPS点,利用MapX控件将图层插入到VB可视化语言环境下进行编程、运行,通过道路搜索、估算投影点坐标、判断投影点是否在选定道路上,最后利用VB中的循环语句来将唐山市电子地图中的大样本量GPS点完全匹配到电子线路中,实现点到线的完全匹配.     

极线约束下的多分辨率相关匹配算法

针对计算机视觉在几何测量应用中图像匹配特点,提出了将多分辨率和极线约束与相关法相结合的图像匹配方法。该方法采用金字塔分层和极线约束来弥补相关匹配带来运算量大的不足,克服了图像匹配中精度低的缺点。通过计算机视觉在几何测量检测系统中图像匹配的实际应用,验证了该算法具有较高的测量精度、速度及其实用性。     

New Method of Reconstruction from Nonparallel Stereo and Application to Surgical Navigator

A new method to reconstruct 3D scene points from nonparallel stereo is proposed. From a pair of conjugate images in an arbitrarily configured stereo system that has been calibrated, coordinates of 3D scene points can be computed directly using the method, bypassing the process of rectifying images or iterative solution involved in existing methods. Experiment results from both simulated data and real images validate the method. Practical application to surgical navigator shows that the method has advantages to improve efficiency and accuracy of 3D reconstruction from nonparallel stereo system in comparison with the conventional method that employs algorithm for standard parallel axes stereo geometry.     

Calibration for 3D Structured Light Measurement

A calibration procedure was developed for three-dimensional(3D) binocular structured light measurement systems. In virtue of a specially designed pattern, matching points in stereo images are extracted. And then sufficient 3D space points are obtained through pairs of images with the intrinsic and extrinsic parameters of each camera estimated prior and consequently some lights are calibrated by means of multi point fitting. Finally, a mathematical model is applied to interpolate and approximate all dynamic scanning lights based on geometry. The process of calibration method is successfully used in the binocular 3D measurement system based on structured lights and the 3D reconstruction results are satisfying.     

Consistent depth maps estimation from binocular stereo video sequence

In the paper, an approach is proposed for the problem of consistency in depth maps estimation from binocular stereo video sequence. The consistent method includes temporal consistency and spatial consistency to eliminate the flickering artifacts and smooth inaccuracy in depth recovery. So the improved global stereo matching based on graph cut and energy optimization is implemented. In temporal domain, the penalty function with coherence factor is introduced for temporal consistency, and the factor is determined by Lucas-Kanade optical flow weighted histogram similarity constraint (LKWHSC). In spatial domain, the joint bilateral truncated absolute difference (JBTAD) is proposed for segmentation smoothing. The method can smooth naturally and uniformly in low-gradient region and avoid over-smoothing as well as keep edge sharpness in high-gradient discontinuities to realize spatial consistency. The experimental results show that the algorithm can obtain better spatial and temporal consistent depth maps compared with the existing algorithms.     

基于手机传感器数据的交通出行调查实证评估

应用手机传感器与调查问卷, 同步采集了校园内高校学生2周的真实出行轨迹; 考虑了真实出行环境下的手机传感器数据特征, 结合高斯滤波预处理数据, 根据轨迹点的时空聚类特性, 用时空聚类算法识别了出行端点和出行时间, 结合轨迹点速度、加速度特征, 利用支持向量机识别了出行方式; 将手机传感器数据与调查问卷、查核线数据对比, 分析了手机传感器数据出行特征识别的准确程度, 验证了出行特征的提取效果。分析结果表明: 手机传感器与问卷调查识别出行链的成功匹配比例为81.66%, 说明手机传感器数据可有效记录出行轨迹; 时空聚类算法参数中核心点空间半径为26.92 m, 最小样本点为129, 时间约束为129 s时, 出行端点识别准确率为93.02%, 出行时间识别准确率为90.84%, 说明手机传感器识别出行端点和出行时间的效果较好; 当支持向量机设置类型为经典支持向量机, 核函数为径向基函数, 惩罚系数为0.797, 核参数为2.260时, 出行方式识别准确率为89.86%, 即利用手机传感器能够有效识别出行方式。可见, 手机传感器数据识别结果合理, 能为手机传感器数据应用于实际出行调查做支撑。      

无人驾驶条件下共享停车匹配模型及算法

针对如何减少无人驾驶车辆在泊车过程中不必要的频繁移位和因此增高的事故风险,构 建了在满足合理共享停车需求条件下最小化无人车移位成本的共享停车供需匹配优化模型,并 利用解的结构特征设计了一种具有针对性的模拟退火求解算法。鉴于无人车灵活变换泊位的特 征,将泊车需求与泊位供给在时间上加以分割,从而使得基于分割时段的匹配模型可以反映无人 车的泊车特征。将对应分割时段的匹配集合加以组合形成对应模型可行解的匹配图。利用匹配 图的时空结构特征,定义对应分割时段的匹配图邻域,从而完成对模拟退火算法关键操作的设 计。结果表明：利用新方法可以实现无人车的共享停车匹配;经过优化处理,无人车的移车次数 可减少至不到初值的5%;一般情况下最优匹配图不唯一,为其他停车要求提供了操作空间。     

一种半自动的基于图像建模系统

针对目前各种类型航海模拟器的虚拟建模效率较低与真实感较差等问题,设计与实现了一种基于多幅图像及少量用户交互恢复物体三维几何模型的系统.本系统采用稳定性好的改进Har-ris算子进行角点检测,基于角点空间特征及交叉相关实现角点的初始匹配;采用基于极线约束的角点匹配快速算法完成角点的精匹配,同时引入迭代和人工辅助修正的方法解决匹配算法的退化情况.在角点匹配结果基础上进行仿射重建,通过升级矩阵实现度量重建,在OpenGL环境下绘制出物体的三维模型框架.从原图像中抽取纹理并采用多视角图像融合的方法进行纹理映射,得到"照片级"真实感的三维模型.     

Mobile Robot Hierarchical Simultaneous Localization and Mapping Using Monocular Vision

A hierarchical mobile robot simultaneous localization and mapping (SLAM) method that allows us to obtain accurate maps was presented. The local map level is composed of a set of local metric feature maps that are guaranteed to be statistically independent. The global level is a topological graph whose arcs are labeled with the relative location between local maps. An estimation of these relative locations is maintained with local map alignment algorithm, and more accurate estimation is calculated through a global minimization procedure using the loop closure constraint. The local map is built with Rao-Blackwellised particle filter (RBPF), where the particle filter is used to extending the path posterior by sampling new poses. The landmark position estimation and update is implemented through extended Kalman filter (EKF). Monocular vision mounted on the robot tracks the 3D natural point landmarks, which are structured with matching scale invariant feature transform (SIFT) feature pairs. The matching for multi-dimension SIFT features is implemented with a KD-tree in the time cost of O(lbN). Experiment results on Pioneer mobile robot in a real indoor environment show the superior performance of our proposed method.     

多模式路径流量估计模型与算法

为了通过路段检测交通流量计算拥挤条件下多种交通模式需求,提出了一个随机用户平衡条件下的多模式路径流量估计模型,并给出了相应模型的增广拉格朗日乘子算法,算法将模型中的路段容量、观测路段流量平衡与估计需求的范围等约束条件转化为相应的惩罚函数项,并将原先的有约束优化流量估计模型转化为一个无约束优化模型,最后应用一个简单的投影迭代算法求解无约束优化模型.仿真结果表明:先验需求误差对模型的需求估计结果有重要影响,误差越小估计结果越准确,而先验需求误差对路段流量估计结果几乎没有影响,因此,模型和算法简单可用.     

Re-parameterization of Bézier Curves by Square Approximation with Endpoint Constraints

In order to get an approximation with better effect of parameterization of Bozier curves, we proposed a method for arc-length parameterization and the corresponding algorithms by square approximation for the discrete even de-parameterization of the curves. This method is simple and easy to implement, and the property of the approximation has no change compared with the original curve. A quantitative criterion for estimating the effect of parameterization is also built to quantitatively characterize the parameterization effect of the algorithms. As a result, the nearly arc-length parameterized curve has a smaller relative deviation using either the algorithm with point constraint at endpoints or the algorithm with point constraint plus the first derivative constraint at endpoints. Experiments show that after re-parameterization with our algorithms, the relative deviation will have at least a 20% reduction.     

基于拓扑判断的海量GPS数据延时地图匹配算法

由于浮动车数据采集中存在GPS数据周期过长、拓扑关联性较差、数据量大的特点,传统的车载端地图匹配算法难以直接应用,针对车辆无法初次匹配的情况,设计了一种可根据路网拓扑关联性进行判断的延时地图匹配算法.实际数据验证表明,该算法在保证数据完整性和有效性的基础上,可以实时、准确地进行地图匹配,尤其是车辆位于复杂交叉口及高架桥附近区域时车辆真实行驶道路的确定.      

快递配送车辆路径优化研究

考虑到快递配送和物流配送的异同,在物流配送路径优化问题的基础上构建了符合快递配送路径优化问题的数学模型.设计了一种采用自然数编码,综合考虑快件数量、车辆载重、车辆容量等约束的解码方式的遗传算法.通过一个拥有20个配送点的快递配送案例,验证本文所构建模型和算法能够得到合理配送路径和各个配送点的服务时刻.最后通过灵敏度分析和四轮厢式货车算例验证表明:当前情况下,研究快递配送路径优化时,快件数量、快递员最长配送时间和各配送点的作业时间必须考虑;当前快递配送车辆的载重和容量满足当前需求,无需更换载重和容量更大的配送车辆.     

基于时空聚类算法的轨迹停驻点识别研究

利用手机等智能移动终端获取个体出行GPS轨迹数据,提出了一种新的时空聚类算法AT-DBSCAN识别轨迹中的停驻点.该方法以固定长度的滑窗搜索核心点,以时空邻近条件定义簇间距离,以簇密度大小规定合并次序.提出了出行次数一致性、出行起止时刻误差、停驻点时长误差、停驻点中心偏移距离4个算法验证指标,弥补了传统查全率、查准率等忽略停驻点时空信息准确性的不足.结果表明,识别的停驻点有98%的位置误差在30m以内,100%的时长误差在5min以内,98%的出行起止时刻误差在5min以内.此外,算法对于室内活动、定位飘移、路径重合程度高等复杂轨迹具有较好的泛化能力.     

流线网络优化的变分不等式模型与算法

为解决具有复杂超网络特点的流线优化问题,求解以供需匹配度最大化为目标,以能力和资源限制为约束条件的流线网络优化模型,利用向量概念,对流线网络优化模型的目标函数和约束条件进行了简化和修正,将其转换为变分不等式形式,给出了基于投影算法的求解步骤,并以某市物流节点布局规划为例进行分析.案例研究表明:利用投影算法得到的区域物流网络供需匹配度为0.999 7,高于经验比较法得到的供需匹配度0.947 6,更接近实际物流需求;并验证了基于变分不等式的流线优化模型存在唯一解.     

基于轨迹特征的船舶停留行为识别与分类

为准确评估大规模轨迹数据中的船舶停留活动，构建了两阶段船舶轨迹停留点提取策略，提出了特征驱动的船舶停留行为识别与自动分类方法；以距离、时间和轨迹点数量为约束条件构建了规则模型，检测了原始轨迹中的停留候选轨迹，引入孤立森林算法检测和去除异常离群点，提取了高聚集度的船舶停留轨迹集合；基于船舶靠泊和锚泊的时空特征，定义了轨迹点重复率、相邻点平均距离和最远点对距离3个指标，构建了新的轨迹相似性度量模型，量化了船舶停留轨迹点的分布特征和聚合程度，并利用K近邻算法完成了船舶锚泊行为与靠泊行为的自动分类；采用提出的方法处理了3个不同水域的船舶轨迹数据，准确获取了船舶停留行为的分类结果，并验证了船舶锚泊与靠泊在轨迹时空特征上的差异性，以人工标注结果为参考依据评估了船舶停留行为识别与分类的准确性。研究结果表明:船舶靠泊的轨迹点重复率在80%以上，最远点对距离和相邻点平均距离分别为6~11和1~2 m，船舶锚泊的轨迹点重复率在10%以下，最远点对距离和相邻点平均距离分别为150~250和8~10 m，说明轨迹点重复率、相邻点平均距离和最远点对距离这3个时空特征对船舶靠泊和锚泊具有显著的区分能力；提出的方法对船舶停留识别分类的正确率在98%以上，充分证明了其有效性；采用提出的方法可更新已有码头和锚地的空间位置，自动识别规则水域外的船舶异常停留和规则水域内的超长时间船舶异常停留，掌握在港船舶停留分布情况，识别不同季节、不同时段的热点码头和锚地，从而辅助优化港口规划布局和交通组织。      

第三方物流服务商特征属性的前沿评价

为了设计一个适合第三方物流服务商的评价方法，建立了15个分类指标的评价指标体系，其中每个指标划分为5个等级，依据第三方物流服务商的绩效水平确定其所处等级，得到原始评价值．将备选服务商的同一分类指标的原始评价值两两比较，求出15个分类指标下服务商的相对优先矩阵，对每个相对优先矩阵计算其特征属性向量，然后采用限定分类指标权重顺序的非参数前沿绩效评估方法对服务商进行评价，得到第三方物流服务商的优先排序向量，为企业选择第三方物流服务商提供依据．最后，设计了2个算例，对算法的可靠性进行验证．     

地铁车辆轮轨型面匹配分析

为了分析地铁车辆常用的LM型踏面、内侧距1 358 mm和1 360 mm的S1002型车轮踏面分别与60 kg/m钢轨匹配特性.进行了轮轨接触几何、非赫兹滚动接触、车辆轨道耦合动力学计算.轮轨接触分析表明,LM轮轨接触点能够均匀分布于钢轨型面,轮对等效锥度随轮对横移呈增大关系,接触斑面积偏小、最大等效接触应力偏大、磨...