基于XGBoost算法的危险场景驾驶行为模式分析及安全评估

危险感知能力对驾驶人的驾驶行为模式具有重要影响。为准确评估驾驶人的危险感知能力、提升危险感知水平判别的准确度，提出了基于模拟驾驶技术的危险感知能力影响分析方法和基于极端梯度提升树（XGBoost）算法的危险感知水平判别模型。通过设计3种常见交通冲突场景，采集模拟驾驶中驾驶人的多维度驾驶行为特征数据，并分析危险感知能力与驾驶行为的相关关系。通过模拟实验发现:驾驶人对行人的危险感知能力较弱，易发生碰撞事故；驾驶人在危险场景中的车速（p＝0.01）、制动反应位置（p < 0.01）以及反应时间（p < 0.01）与危险感知水平之间存在显著负相关关系。在相关性分析的基础上，利用XGBoost算法识别能反映驾驶人危险感知能力的重要特征变量，并构建以制动反应位置、反应时间、车速、刹车深度，以及加速度为指标的驾驶人危险感知水平判别模型；通过与LightGBM、支持向量机（SVM），以及逻辑回归（LR）等算法分类预测性能的对比分析，评价危险感知模型的判别精度，结果表明:基于XGBoost算法的危险感知水平判别模型的判别准确率为84.8%、F1值为83.4%、AUC值为0.959，优于LightGBM（准确率为78.8%、F1值为76.7%、AUC值为0.924）、SVM（准确率为57.6%、F1值为42.2%、AUC值为0.859），以及LR算法（准确率为69.7%、F1值为65.5%、AUC值为0.836）。所提方法可为判别驾驶人危险感知能力及其对驾驶行为模式的影响提供可靠手段。      

应用对象语义进行图像检索的新方法

为了降低图像高层语义与低层视觉特征之间的语义差异,本文以对象描述模型为基础,提出利用机器转换模型获取图像高层语义的方法。本方法首先利用图像分割技术对图像进行分割,然后利用机器学习的方法,得到训练样本集中高层语义与分割后低层视觉特征之间的先验概率关系;在查询的过程中,利用得到的先验概率模型计算与高层语义所对应的最大概率视觉低层特征,最后利用该低层特征进行检索,达到缩短高层语义与低层特征之间的语义差异的目的。在一个拥有5000幅图像的图像库上所做的测试结果表明了该方法的有效性和可行性,同时该方法也为解决图像高层语义与视觉低层特征之间语义的矛盾开扩了思路。     

基于机器学习的超大跨度悬索桥健康状态评估

随着桥梁健康监测系统及其应用的不断完善,采用机器学习进行桥梁健康状态评估成为必要趋势。以超大跨度悬索桥为研究对象,基于桥梁监测数据与机器学习算法,建立了一种以提取结构损伤特征为目标的回归网络,并以峰值系数法和连续小波变换法作为对比,采用密度聚类法对桥梁结构的健康状态进行评估。结果表明:采用改进四分位距法可有效消除监测数据中的异常跳点,回归网络提取的损伤特征与密度聚类法在桥梁健康状态评估中的适用性良好。研究成果为机器学习下的超大跨桥梁健康状态评估提供了理论借鉴和方法参考。     

基于机器学习的危险货物道路运输事故影响因素分析

为研究危险货物道路运输事故严重程度的影响因素,以2015—2019年发生在我国的1267起危险货物道路运输事故案例为基础,比较决策树C5.0、支持向量机和多层感知器对危险货物道路运输事故数据的分析性能,并选用表现最佳的模型探索影响3种不同严重程度的事故发生的主要因素.结果表明,决策树C5.0整体表现最佳.影响仅财产损失事故发生的主要因素依次为直接事故形态(刮擦、泄漏、火灾和其他),间接事故形态(泄漏)和路段类型(站区);影响受伤事故的发生的主要因素依次为直接事故形态(侧翻、撞固定物、2车追尾、2车相撞、冲出路面和坠车),间接事故形态(泄漏和侧翻),路段类型(普通路段、桥梁、隧道和出入口),道路类型(省道和国道)和时间(07:00—12:00);影响死亡事故发生的主要因素依次为直接事故形态(多车相撞、多车追尾和爆炸),危化品类别(氧化性物质、气体和易燃固体),间接事故形态(火灾和爆炸)和道路线形(长下坡和急弯).      

机器学习在智能辅助避碰系统中的应用

阐述船舶智能辅助避碰系统的基本决策过程,聚类算法在危险区域划分中的应用,以及在碰撞危险度计算中利用大量实船数据训练神经网络模型的机器学习方法。优化相关参数的计算方法,提升智能辅助避碰系统的可靠度和实用性。     

基于机器学习的大规模船舶图像检索机制

船舶图像具有大规模、多样性等变化特点,传统船舶图像检索机制难以获得高精度检索结果。为了获得理想的船舶图像检索结果,设计了基于机器学习的大规模船舶图像检索机制。首先分析当前船舶图像检索研究进展,阐述船舶图像检索基本流程,然后采集不同类型的船舶图像检索特征,选择最优的船舶图像检索特征作为机器学习算法的输入、船舶图像类别作为输出,最后通过机器学习算法的训练建立船舶图像检索的分类器,并与其它船舶图像检索机制进行了对照测试。测试结果表明,本文机制可以满足大规模船舶图像检索要求,船舶图像检索正确率要高于对比船舶图像检索机制,可以更快找到用户需要的船舶图像,获得了令人满意的船舶图像检索结果。     

基于高斯过程机器学习方法的隧道围岩分类模型

针对现有围岩分类方法的局限性,基于工程实例,利用分类性能优异的高斯过程机器学习模型建立围岩类别与其主要影响因素之间的非线性映射关系,进而提出一种基于高斯过程的隧道围岩分类模型,实现不同情况下围岩分类的合理识别.将该模型应用于川藏公路二郎山隧道围岩分类,研究结果表明,隧道围岩分类的高斯过程机器学习模型是科学可行的,与人工神经网络模型、支持向量机模型相比较,该模型具有参数自适应化的优点,能方便快捷地给出合理可靠且具有概率意义的围岩分类评价结果,可对围岩分类结果的不确定性或可信度进行定量化评价.     

基于机器学习的RC桥梁病害检测方法

针对现有桥梁检测中人工判别病害工作量大、效率低的问题,以钢筋混凝土(RC)桥梁为对象,阐述了机器学习在RC桥梁病害检测中的应用。从现有桥梁病害检测方法、机器学习方法、机器学习在RC桥梁中的应用进展三个方面进行研究,结果表明,基于深度学习的病害检测方法能够自动从病害图像中提取特征,实现病害的分类和定位,提供了一种病害自动化检测场景,有利于桥梁智能化管养。     

ETC门架智慧运维关键技术及应用

在不停车收费系统中,ETC门架数量多、分布广、设备种类多,依靠"人工巡查、被动发现"的传统运维技术,费时、费力、效率低。为此,研究了智慧化运维关键技术,运用机器学习算法开展门架设备的实时诊断和运维策略的智慧决策,实现ETC门架设备的实时监控和智慧运维,并开发出ETC门架智慧运维管理平台,相关成果已在湖南省开展应用。