智能电动车弯曲道路场景中的避障路径规划

为研究智能电动车在弯曲道路场景下进行避障规划的有效性, 提出了一种将笛卡尔坐标系转换为曲线坐标系的方法, 利用5次贝塞尔曲线对弯曲道路场景中的车道线进行逼近得到参考路径, 通过对参考路径进行弧长参数化, 以弧长为横坐标, 横向偏移为纵坐标的方法建立曲线坐标系, 根据车辆和子目标点在曲线坐标系中的位置关系, 采用3次多项式实时生成候选路径, 利用序列二次规划算法对候选路径进行优化; 为验证所提算法的有效性, 以某智能电动车为平台, 利用单目相机、64线激光雷达、工控机等设备搭建试验车, 通过Apollo平台对车辆在弯曲道路场景中的避障算法进行在线仿真, 在园区实车试验中对避障算法进行了GPS位置误差和航向角累计误差分析。研究结果表明: 在曲线坐标系中进行车辆弯曲道路场景下的避障路径规划, 能有效地描述规划路径曲率半径、车辆中心位置偏移车道线距离等信息, 容易确定自身车辆的可行驶区域、前方障碍物位置信息, 从而生成最优路径; 在园区场景的避障过程中, GPS位置误差发生在初始点、转弯点以及避障点, 最大误差为0.15 m, 航向角累计误差为12°, 突然增大的弯道位置误差主要由车辆姿态瞬时改变及障碍物匹配过程引起, 但是误差都能够很好地控制在一定范围之内, 利用曲线坐标系解决弯曲道路场景中的避障路径规划是可行的。      

基于CHT消失点检测及最小二乘法的车道线检测算法

为解决在车道线识别中检测消失点误差较大和检测速率较慢的不足,提出一种基于CHT消失点检测对车道线采纳点进行最小二乘拟合的车道线检测算法。该算法首先计算RGB熵直方图的最小差值,根据该差值初步分割道路图像。然后引入平行坐标系参数化的级联霍夫变换方法,对查找消失点方法进行改进通过一次投票得出消失点。并以搜寻的消失点为约束条件,利用最小二乘法对最终点进行拟合从而完成对车道线的检测。实验结果表明,所提出的算法对离线图片车道线检测精度达到93.4%,识别速度也有大幅度提升。     

未标定图像序列的隐式曲面重建方法

为了提高未标定图像序列三维重建得到的几何模型的质量,提出特征点检测算法,以得到更多的匹配点.其主要思想是在首帧图像指定密集的网格,在网格点附近确定最容易跟踪的特征点,利用迭代方法得到子像素精度的特征点坐标,然后用稀疏特征集的金字塔Lucas-Kanade光流跟踪算法跟踪这些特征点,再用自标定算法,重建出相对均匀和稠密的三维点云,最后利用基于径向基函数(RBF)的隐式曲面重建算法,生成目标的表面模型. 多个图像序列的重建结果表明,本方法对纹理丰富的场景能够获得较好的重建结果.     

自动公路系统的磁道钉编码及定位方法研究

通过设计一个具有双车道带有曲率半径为80m的弯道的环形道路，作为磁道钉导航的自动公路实验场，说明对道路中磁道钉进行伪随机（PN）编码的方法，给出其纵向定位算法；论述了在多车道的自动公路系统中，通过读取的PN编码与解方程组产生的生成码的匹配运算，确定车辆所在车道和纵向定位；讨论了多条道路汇聚和有匝道的路网的PN编码方法．     

基于双曲线模型的车道线检测算法

针对车道线识别准确性、可靠性等问题,提出了一种基于双曲线模型的车道线检测算法。首先,对图像进行预处理,采用Sobel算子实现可靠的车道边缘检测;然后,运用Hough提取车道线边界信息,并运用区域生长法筛选道路边缘点;最后,结合车道线边界参数和双曲线模型参数,基于最小二乘法完成车道线重建。试验结果表明该算法可准确识别不同环境下的车道线。     

成像偏振在车道线检测与识别中的应用

复杂环境下的车道检测是目前智能车和辅助安全驾驶研究的难点和热点. 针对外部复杂的道路环境,将光学偏振理论引入传统的车道检测技术,提出了一种基于成像偏振的车道线检测方法. 通过对车道线图像基本特征的分析,首先采集3个角度的特殊环境道路偏振图像,获得偏振度图像;然后对偏振度图像作二值化和图像感兴趣区域的划分;再根据车道线边缘的直线特性,进行道路图像的边缘检测从而可以获得车道边缘;最后通过Hough变换原理提出了改进的Hough算法,并得以实现检测出车道标线,计算出汽车行驶偏角. 通过仿真和实验验证表明,该方法能够准确地检测和识别出复杂环境下的车道线,车道线的检测偏角与实际偏角之间的误差小于0.3°.      

回头曲线路段的轨迹曲率特性和汽车过弯方式

为了明确山区公路回头曲线上的车辆轨迹特性和驾驶行为偏好,通过实车路试采集了自然驾驶习惯条件下回头曲线路段上的车辆行驶轨迹线和轮迹线-车道线的横向距离等参数,基于实测数据计算了轨迹曲率,分析了轨迹曲率与道路设计曲率之间的关系,确定了轨迹曲率变化模式,提出了轨迹等效半径的概念,研究了回头曲线路段的切弯行为和典型过弯方式. 研究发现:1） 回头曲线的入弯、弯中和出弯均可见严重的车道偏离. 2） 入弯时汽车在缓和曲线之前便已进入曲线行驶状态,出弯时车辆轨迹曲率在驶出缓和曲线之后的直线上降低至0,轨迹曲率的变化率要低于缓和曲线的曲率变化率;左转轨迹的曲率变化率要低于右转轨迹的曲率变化率. 3） 左转轨迹曲率的幅值回头曲线中部低于或者接近道路设计曲率,右转轨迹曲率则高于道路设计曲率. 4） 左转弯的轨迹等效半径要高于弯道设计半径,右转弯轨迹半径最小值和均值普遍则低于设计半径. 5） 驾驶人可以通过不同的切弯方式来实现回头曲线路段轨迹半径的增加和最大化,但需要侵占对向车道. 6） 驾驶人切弯时,左转弯的轨迹半径增量要高于右转弯的轨迹率半径增量,即车辆左转驶入回头曲线是更容易取得切弯效用;在大头线、平头线和小头线（转角分别大于、等于和小于180°） 3类回头曲线中,小头线和大头线上的切弯效果更明显.      

交通事故摄影图像的自标定三维重建模型

为了提高交通事故现场的勘测效率和摄影测量技术的使用方便性,在基础矩阵估计的基础上,建立了基于普通数码相机的交通事故摄影图像自标定三维重建模型。模型以特征点对应匹配为基础,通过基础矩阵计算和本质矩阵分解,进行道路交通事故摄影图像自标定三维重建。实验结果表明该模型可以在无现场标定参考点设置的情况下,用普通数码相机对道路交通事故现场进行三维重建,三维重建结果与实际三维数据仅相差一个比例因子。     

多视点标定图像的交替迭代度量重建方法

提出了一种针对相机内部参数已标定的多视点图像交替迭代度量重建方法.该方法以目标空间中重建的3D点到匹配特征点的反投影线间的距离作为重建误差的测度,使误差函数形式上更简洁且具有明确的几何意义.重建过程通过对相机外部参数中的旋转矩阵、平移量和3D重建点交替迭代完成,其中平移量和3D点一起估计,避免了它们与旋转矩阵中的元素间的尺度差异引起的数值偏差.利用合成数据和真实图像的计算分析均表明本文方法有较高的重建精度,具有实用性.     

基于方向可变H aar特征和双曲线模型的车道线检测方法

针对快速路车道线易受多种因素影响而较难检测的问题,提出了一种基于方向可变 Haar特征和双曲线模型的分布式车道线检测方法。首先对车载摄像头进行标定,确定图像中车道平面消失线的位置,将车道平面消失线以下部分的下2/3区域作为感兴趣区域Ⅰ。利用边缘分布函数获得感兴趣区域Ⅰ内车道线直线模型倾角,再采用方向可变 Haar 特征提取边缘特征点并拟合车道线直线模型,利用直线模型参数进一步确定感兴趣区域Ⅱ。提出一种单方向搜索算法,提取边缘特征点并利用双曲线模型拟合获取完整的车道线模型。通过约10000幅实际道路图片对车道线检测方法进行验证。验证结果表明：检测方法能很好地实现多种环境下的车道线检测,在晴好天气检测率为99．9％,不良天气检测率为99．7％。     

Curvature estimation of point set data based on the moving-least square surface

Curvature estimation is a basic step in many point relative applications such as feature recognition, segmentation, shape analysis and simplification. This paper proposes a moving-least square (MLS) surface based method to evaluate curvatures for unorganized point cloud data. First a variation of the projection based MLS surface is adopted as the underlying representation of the input points. A set of equations for geometric analysis are derived from the implicit definition of the MLS surface. These equations are then used to compute curvatures of the surface. Moreover, an empirical formula for determining the appropriate Gaussian factor is presented to improve the accuracy of curvature estimation. The proposed method is tested on several sets of synthetic and real data. The results demonstrate that the MLS surface based method can faithfully and efficiently estimate curvatures and reflect subtle curvature variations. The comparisons with other curvature computation algorithms also show that the presented method performs well when handling noisy data and dense points with complex shapes.     

基于UKF的数字轨道地图的三维线路生成方法

针对基于卫星导航系统的列车定位对数字轨道地图的实际需求, 提出了一种基于无迹卡尔曼滤波的线路估计方法, 生成线路的三维数字轨道地图; 对于铁路线路的3种平面线形(直线、缓和曲线和圆曲线), 采用以里程为参数的菲涅尔(Fresnel)积分模型统一建模; 对于纵断面的直线和曲线, 采用二次曲线模型建模; 用无迹卡尔曼滤波对模型的状态(里程、三维坐标)和参数(方位角、曲率、曲率变化率、坡度、坡度变化率)进行联合估计; 将归一化新息平方和估计距离误差作为线路分段的判断条件, 最终用分段点和几何参数完成三维线路的生成; 采用仿真的平面线路数据对比了离散点法、三次多项式法和本文Fresnel法, 利用青藏线14.7 km的实测数据进一步对Fresnel法进行了验证。仿真结果表明: 在相同的误差要求下, 3种方法的平面距离误差均值都在0.024 m以内, 但Fresnel法采用了最少的分段点, 数据约简率高达99.76%; Fresnel法的最大累积里程误差最小, 由0.964 m降低为0.060 m, 减少了93.77%;Fresnel法比三次多项式法的方位角和曲率估计精度都高, 更加接近真值; 实际数据测试结果表明Fresnel法分别采用22个和20个分段点及参数即可完成线路的平面曲线和纵断面曲线生成, 平面和纵断面曲线距离误差均值都在0.03 m以内, 累积里程误差最大只有0.078 m, 位置精度和几何精度都较高。      

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.     

高速铁路平竖重合段三维高阶连续曲线线形设计

针对平竖重合曲线段存在几何连续性衰减并引起列车运动状态突变的现象, 以三维曲线的Frenet标架为基础, 结合曲率、挠率建立三维车体运动状态模型, 得到了曲率、挠率与车体加速度、急动度的关系, 并通过该模型从三维角度分析了三维曲线的几何连续性等级对车体运动的影响; 考虑几何连续性对曲率、挠率的要求, 提出以曲线曲率、挠率变化最小为目标的线形选择方法, 利用三维欧拉曲线创建平竖重合段高阶连续曲线。研究结果表明: 传统平竖重合段曲线连接点处几何连续性存在衰减, 仅为1阶几何连续, 曲率、挠率对列车加速度和急动度起主导作用, 几何连续性的衰减是竖向急动度突增的主要原因; 二维设计曲线在起点处的竖向急动度为1.206~1.264 m·s-3, 超过乘客舒适性运动学阈值0.240 m·s-3, 难以实现二维线形的高阶几何连续; 提出的曲线设计方法对连接点处的曲率和挠率都有明确定义, 容易在连接点处实现高阶几何连续, 且不存在几何连续性衰减, 曲线的曲率、挠率变化最小, 可有效降低线形参数变化给车体运动带来的不良影响; 所建曲线的加速度与急动度在全程均连续且满足运动学阈值, 实现了2阶几何连续, 最大竖向急动度为0.149 m·s-3, 为阈值的62.0%, 为二维设计的11.7%~12.3%, 有效地改善了行车稳定性与乘客舒适性; 所建曲线路径与二维设计相比变化小, 在2%~3%坡度差时, 水平、竖向坐标差分别为0.907~2.305、1.085~2.498m;所建曲线的设计参数同时也是车体运动状态的计算参数, 从而可根据列车运行条件直接优化线路的设计。      

Camera calibration with 1D rotating objects

In this paper, we use 1D rotating objects to calibrate camera. The calibration object has three collinear points. It is not necessary for the object to rotate around one of its endpoints as before; instead, it rotates around the middle point in a plane. In this instance, we can use two calibration constraints to compute the intrinsic parameters of a camera. In addition, when the 1D object moves in a plane randomly, the proposed technique remains valid to compute the intrinsic parameters of a camera. Experiments with simulated data as well as with real images show that our technique is accurate and robust.     

基于GPS的公路滑坡监测网数据处理

研究并推导了以地平坐标系为参考坐标系的GPS公路滑坡监测网数据处理模型,提出了应用聚类分析方法对拟稳点(或固定基准点)的相对稳定性进行检验的数学模型,采用拟稳平差法进行平差计算。在VC 环境下,开发了GPS公路滑坡监测网的数据处理软件系统,以此对某公路滑坡GPS变形监测网的3期观测数据进行平差计算。平差计算结果表明:GPS公路滑坡监测网的平面坐标中误差可以达到1 mm,垂直坐标可以达到2 mm,因此,提出的数学模型适合于GPS公路滑坡变形监测网的数据处理。     

Support vector regression based color image restoration in YUV color space

A support vector regression(SVR) based color image restoration algorithm is proposed.The test color images are firstly mapped into the YUV color space,and then SVR is applied to build up a theoretical model between the degraded images and the original one.Performance comparisons of the proposed algorithm versus traditional filtering algorithms are given.Experimental results show that the proposed algorithm has better performance than traditional filtering algorithms and has less computation time than iterat...     

基于多源轨迹数据的城市交通状态精细划分与识别

针对基于路段的城市交通状态分析方法的不足，本文利用公交车和出租车轨迹数据提出了城市交通状态精细划分和识别方法，实现城市交通状态分析.对两种轨迹点的速度值和空间位置值分别进行归一化处理，以此为属性数据，通过迭代计算轮廓系数确定k 值完成轨迹点聚类，结合二次处理方法对类簇进行拆分和融合以划分道路交通状态；在特征级建立多源数据融合方法，实现交通状态速度值计算；以归一化后的速度值为属性数据，通过聚类将样本分为4类对应4种城市交通流状态层级.实验表明，本文方法能够实现道路交通状态精细划分，能有效地识别出道路局部位置的交通状态，进而可为城市道路交通管理提供决策支持.     

连续梁转体施工系统设计

根据2011年铁道部发布的《关于开展客运专线建设有关问题设计核查的紧急通知》及上海铁路局宁波铁路枢纽建设指挥部甬枢建指函[2011]6号《关于优化设计方案的函》的要求,鄞县大道右线特大桥位于沿海平原河网化地区,若采用本线下穿杭深铁路客专方案,则地方的水系及道路遭到严重破坏,难以连通,因此鄞县大道右线特大桥仍采用上跨杭深铁路客专方案.经研究决定,采用(45.35+74+42.205)m连续梁桥,采用先悬臂浇注,后平衡转动体系转体施工法.对该桥进行了转体结构设计和结构验算,满足规范要求.为确保安全顺利转体,提出了转体施工应该注意的事项,为同类桥梁的转体施工提供参考.