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基于树莓派平台的车载视频检测与跟踪算法研究

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基于树莓派平台的车载视频检测与跟踪算法研究

作者：宋宝玉北京工业大学

学位级别：硕士

随着汽车数量的增加,交通安全问题变得举足轻重,作为预防交通事故的有效手段,相关辅助驾驶技术的重要性不言而喻,而车道线与障碍物作为辅助驾驶技术中最基本的要素,更是重中之重。当前,相关辅助驾驶技术的研究可分为两个研究方向,一是... 详细信息

随着汽车数量的增加,交通安全问题变得举足轻重,作为预防交通事故的有效手段,相关辅助驾驶技术的重要性不言而喻,而车道线与障碍物作为辅助驾驶技术中最基本的要素,更是重中之重。当前,相关辅助驾驶技术的研究可分为两个研究方向,一是基于车联网,但是存在通信延迟或中断的隐患;另外则是本文的研究方向,即基于嵌入式平台的相关辅助驾驶技术的研究。嵌入式平台便于安装在车辆中,并且不存在通信中断的问题,更具有保障。本文以体积小、成本低、易移植的树莓派嵌入式平台为基础,通过车载视频对车道线检测、动态障碍物检测与跟踪算法展开研究。本文的主要研究内容如下:针对传统车道线检测算法在嵌入式平台上检测实时性差的问题,本文设计了一种快速车道线检测算法。在图像的预处理阶段,设计了一种车道线的自适应二值化提取算法,通过将待测像素点与其所在菱形空间的顶点进行比较,快速且完整地提取出车道线信息;同时与最大类间方差法(OTSU)结合,以图像融合的方式有效滤除了干扰信息。在车道线拟合阶段,对概率霍夫变换进行了斜率约束与限定距离的改进,进行二次滤除干扰信息后快速准确地计算出车道线边缘点。最后使用最小二乘法拟合出车道线。试验结果表明,算法在树莓派平台上的平均准确率可达90.24%,运行速度为25fps,能够实时运行。针对使用视觉背景提取算法(Vi Be)在树莓派平台上进行动态障碍检测时,因Vi Be算法易产生鬼影而导致误检率过高的问题,对Vi Be算法进行了改进。首先借助像素点的时间特性为每个像素点添加了一个时间背景模型并给定一定的初始化时间;其次针对Vi Be算法使用首帧构建空间背景模型时图像中存在运动目标导致出现鬼影的问题,设计了一种背景替换方法,能有效地将运动目标替换为真实背景;随后对传统Vi Be算法的分割阈值做了自适应调整,并结合时间背景模型设计了一种前景检测策略,在减少噪声干扰的同时使鬼影能够快速消散;最后设计了一种更新策略对两种背景模型进行快速稳定地更新。改进的算法对鬼影有较好的抑制,精确率提高了近24%,在树莓派平台上较好地了完成动态障碍物的检测任务。针对使用核相关滤波器跟踪算法(KCF)进行障碍物跟踪时,跟踪框尺度固定并对跟踪目标遮挡与丢失状况处理能力差的问题,对KCF算法进行改进。首先引入CN颜色特征并进行特征融合,增强了目标的特征表达能力;其次引入尺度池并进行划分,划分尺度池后,通过训练一个独立的一维尺度滤波器进行尺度预测,在保证速度的前提下能够较好地适应尺度突变的情况;最后对模型更新机制进行改进并提出重检测机制,通过联合平均峰值相关能量与最大响应值作为跟踪置信度指标区分目标是否处于异常状态,从而判断模型是否更新;同时使用旁瓣检测进一步对状态细分,进而判断是否启用重检测步骤。两种机制的结合有效改善了目标遮挡与丢失造成的模型漂移现象。在树莓派平台上的测试结果表明,改进后的算法精确度与成功率均有较大提升,并能保证较高的运行速度。

关键词：树莓派车载视频车道线检测动态障碍物检测障碍物跟踪

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支腿式着陆装置运载器缩比模型相似性分析

机械工程学报 2022年第22期58卷 360-368页

作者：高海波王英超于海涛刘振丁亮宋宝玉邓宗全哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室哈尔滨150080

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞... 详细信息

为节省整机实验成本,实现运用垂直降落运载器缩比模型试验反演原型的着陆过程,为垂直降落运载器着陆研究提供便利,运用相似性分析理论,建立垂直降落运载器着陆过程的缩比模型,定量反映其原型着陆过程的动力学行为。针对着陆过程中碰撞、缓冲两种典型动力学行为建立分析模型,碰撞过程分别以速度跳变及冲击力作为分析目标,建立离散型、连续型(包含弹性与弹塑性两种模型)碰撞模型,采用量纲分析法和方程分析法,分别导出原型-缩比模型间的相似准则及力学参量比例关系。开展垂直降落运载器原型、缩比模型着陆过程仿真,验证离散型碰撞与连续型弹性碰撞、缓冲过程及着陆过程的动力学、运动学相似性,仿真结果数据与相似性分析理论推导吻合程度较高,该成果可为垂直降落运载器缩比样机设计及等效试验提供理论依据。

关键词：支腿式着陆装置缩比模型相似性分析碰撞垂直降落运载器

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真空条件下GCr15钢摩擦磨损性能研究

哈尔滨工业大学学报 2004年第2期36卷 238-241页

作者：宋宝玉古乐邢恩辉哈尔滨工业大学

为研究登月车轴承内部摩擦磨损机理,研制了真空球盘式摩擦磨损试验机,并在常压和真空(真空度为6×10^(-3)Pa)条件下试验研究了GCr15钢球/GCr15钢盘配副的摩擦磨损性能。结果表明:真空条件下摩擦面之间的高温使得试件剪切强度和粘着力降... 详细信息

为研究登月车轴承内部摩擦磨损机理,研制了真空球盘式摩擦磨损试验机,并在常压和真空(真空度为6×10^(-3)Pa)条件下试验研究了GCr15钢球/GCr15钢盘配副的摩擦磨损性能。结果表明:真空条件下摩擦面之间的高温使得试件剪切强度和粘着力降低,从而摩擦系数低于常压下。而真空条件下配副更易发生粘着,产生的磨屑更多,磨损量更大。

关键词：真空条件 GCr15钢摩擦磨损性能登月车滚动轴承润滑

330MW供热机组一次调频优化的研究与应用

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中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2023年第12期 1-4页

作者：宋宝玉华电潍坊发电有限公司山东潍坊261204

本文通过分析华电潍坊发电有限公司330 MW机组供热改造特别是汽轮机切缸改造后,机组供热能力大幅提升,但滑压压力设定值仍依据电负荷计算,一直存在设定值偏低的问题,提出了滑压设定值曲线控制逻辑优化方案,采用锅炉热负荷即蒸汽流量来... 详细信息

本文通过分析华电潍坊发电有限公司330 MW机组供热改造特别是汽轮机切缸改造后,机组供热能力大幅提升,但滑压压力设定值仍依据电负荷计算,一直存在设定值偏低的问题,提出了滑压设定值曲线控制逻辑优化方案,采用锅炉热负荷即蒸汽流量来计算滑压设定压力曲线,从而更加准确的表示机组负荷与机前压力设定值的对应关系,可以有效消除机组供热运行时主汽压力偏低问题,在有效保证机组经济运行的基础上,能大幅提高机组一次调频性能指标,降低或避免一次调频考核,为同类型机组的调频性能指标提升提供了一定的参考价值。

关键词：供热改造切缸滑压压力蒸汽流量一次调频性能

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磷酸酯合成油在高压下的固化现象及分析

摩擦学学报 2012年第4期32卷 367-370页

作者：宋宝玉杨清香齐毓霖哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

采用超高压毛细管黏度计考察了磷酸酯合成油和常压下黏度与之相近的合成油A及合成油B的压黏关系,并进行了磷酸酯合成油在高压下固化现象的研究,利用红外光谱和凝胶渗透色谱对固化前后的磷酸酯合成油进行了分析,并从机械力化学角度分析... 详细信息

采用超高压毛细管黏度计考察了磷酸酯合成油和常压下黏度与之相近的合成油A及合成油B的压黏关系,并进行了磷酸酯合成油在高压下固化现象的研究,利用红外光谱和凝胶渗透色谱对固化前后的磷酸酯合成油进行了分析,并从机械力化学角度分析了产生固化的原因.结果表明:磷酸酯合成油的压黏关系上升速度远大于合成油A和B;固化后,磷酸酯的物理状态由液态变成"玻璃态",颜色由透明色变成乳白色;磷酸酯合成油发生了氧化反应,分子量增大;磷酸酯合成油经高压高剪切速率作用后,发生化学反应的原因是机械力作用导致较长分子链断裂,形成大分子自由基,具有很高活性的大分子自由基发生氧化等化学反应.

关键词：合成油压黏关系固化机械力化学

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纳米二氧化硅对陶瓷球疲劳寿命影响的研究

润滑与密封 2006年第7期31卷 15-17页

作者：宋宝玉张锋刘艳玲哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

采用纳米SiO2微粒作为3#通用锂基脂的添加剂,利用实验室自制的球-棒疲劳试验机,研究了纳米二氧化硅对陶瓷球接触疲劳寿命的影响;利用光学电子显微镜,分析了纳米微粒的抗接触疲劳机制。结果表明:在试验所选定的载荷、转速条件下添加了纳... 详细信息

采用纳米SiO2微粒作为3#通用锂基脂的添加剂,利用实验室自制的球-棒疲劳试验机,研究了纳米二氧化硅对陶瓷球接触疲劳寿命的影响;利用光学电子显微镜,分析了纳米微粒的抗接触疲劳机制。结果表明:在试验所选定的载荷、转速条件下添加了纳米微粒的润滑脂与基础脂相比,陶瓷球的疲劳寿命得到了明显的改善,当含量增加到3%(质量分数)时,效果最佳。利用微粒吸附作用和微粒衬垫作用可以较好地解释纳米微粒提高陶瓷球接触疲劳寿命的原因。

关键词：纳米微粒接触疲劳陶瓷球

课程思政视域下开展中学体育教学的实践与研究

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课程思政视域下开展中学体育教学的实践与研究

第十三届全国体育科学大会

作者：宋宝玉刘瀚涛天津市新华中学天津经济技术开发区国际学校

研究目的:习近平总书记指出"青年一代有理想、有本领、有担当,国家就有前途,民族就有希望"。在中学体育教学中,体育课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把"立德树人"作为教育的根本任务的一种综合教育理念。因此,体育教师不仅... 详细信息

研究目的:习近平总书记指出"青年一代有理想、有本领、有担当,国家就有前途,民族就有希望"。在中学体育教学中,体育课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应,把"立德树人"作为教育的根本任务的一种综合教育理念。因此,体育教师不仅要提升学生的身体素质,促使其掌握各种体育项目,更要提升德育实效性,必须将社会主义核心价值观作为核心内容,将思想品德教育整体、科学有序地融入体育学科教学中。这样才能更好地促进学生健康成长。研究方法:1.文献资料法:查阅相关的书籍、期刊、录像资料,并对其归纳总结。2.行动研究法:开展体育教学实践研究,反思阶段研究结果,不断总结经验。3.调查法:了解学生参与课程前后的思想状况,修改教学方案和教学策略。研究结果:在中学体育教学中,教师要基于课程思政视域,开展各种体育教学活动,构筑全员、全程、全课程的育人格局。教师要从内容、路径、策略这几个方面入手,优化课程思政教学。在教学内容方面,要融入时事新闻、设计专项比赛、融入乡土文化,丰富课程内容。在教学路径方面,要采用榜样引领、设计项目活动、拓展线上线下课程,丰富教学路径。在设计教学策略方面,要设计问题、安排主题活动、指导执行战术,从各种方面入手,提升学生的道德品质。这样才能将课程思政落在实处,切实优化他们的思想。1.铸魂育人,谈体育课程思政的内容(1)联系时事,厚植爱国主义开展课程思政工作时,要深化教学内容方面难度改革,将家国情怀、个人品德、民族文化等方面的内容和体育学科固有的知识、技能传授有机地融合在一起,实现显性和隐性教育的有机融合。这样才能促进学生全面发展,发挥教书育人的作用。教师可以将时事新闻融入到教学中,让学生体会运动员的爱国情怀,并激发他们的斗志,鼓励他们也加入到体育锻炼中。(2)专项比赛,培塑坚强意志在设计专项比赛的时候,教师也可以将德育内容融入进去。此时可以加入一些和个人思想品德有关的内容,试着培养学生坚强的意志。教师此时可以抓住各种课堂生成资源,将学生的失误、消极情绪等转化成教学资源,激发他们的坚强意志。这样能有效丰富课程思政内容,也能更好地展开专项比赛。(3)融入乡土,传承民族文化在体育课程中,融入民族文化,也能丰富课程思政的内容,这能让学生在提升身体素质的同时也提升文化自信,让他们更好地差传承和发展优秀的中国传统文化。教师可以通过观看多媒体课件、上网搜索信息、自主参与活动这一系列教学内容,让学生全面了解家乡文化。2.启智润心,谈体育课程思政的路径(1)立足典型人物,榜样引领体育课程思政的主要路径是将思想政治教育元素,包括理论知识、价值理念、精神追求等融入到体育课程中,在潜移默化中影响学生的思想意识、行为举止。榜样法是德育教育的重要方法之一,教师可以在体育课程思政的过程中,采用此方法,引导学生学习优秀运动员,并从身边寻找榜样,鼓励自己,争取得到更大的进步。(2)结合项目特点,潜移默化组织项目式学习活动,也是开展课程思政教育的重要途径之一。教师可以先展开预设,看看学生遇到的主要问题是什么,然后再结合他们的实际情况设计挑战性项目。这样学生能在不知不觉中参与训练,在潜移默化中渐渐地提升自己的能力。(3)联动线上线下,拓展时空在课程思政工作中,教师要拓展教学途径,除了在课堂教学以外,还可以将德育工作融入到学生的课余生活中,联动线上线下,起到拓展时空的教学效果。通过线上了解情况、线下实践参与等一系列活动,学生可以充分利用课余时间,让自己的思想更充实。3.精准施策,谈体育课程思政的策略(1)设计问题,渗透健康知识基于课程思政视域设计教学策略的时候,要注意体现出科学创新,要介入到学生的日常学习和生活中,结合他们的兴趣特点、学习能力等设计教学活动,并将思想品德教育和学生当前的生活情况、内心困惑等结合在一起。这样能有意识地引导学生反思自我,让他们在提升个人身体素质的同时关注自己的心灵成长和情感问题,从而起到德育的效果。(2)主题活动,拨正运动习惯由于不少学生会有一些不良的运动习惯,故此,教师可以组织学生参与和运动习惯有关的主题活动,让他们反思自我,发现自己的问题所在,并寻求解决方案。(3)执行战术,升华丰富情感不少运动项目中的战略战术配合,体现出了集体主义精神,同时也展现出了人们的智慧,教师可以引导学生了解并学习各种运动战术,体会其中蕴藏的文化意蕴,这样能激发学生的积极情感,鼓励他们主动参与到活动中。研究结论:课程思政指的是坚持"育人为本、德育为先",把"立德树人"作为教育的根本任务,将德育工作渗透到各个学科的教育工作中。在设计并优化体育课程的过程中,教师也要基于课程思政思想,关注如何培养人,培养什么样的人,注重对学生思想品德的教育,引导他们树立正确的国家观、民族观、历史观、文化观,为社会培养更多德智体美劳全面发展的合格人才。

关键词：课程思政教学策略中学体育

来源： cnki会议评论

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不同湿度气氛中氮化硅陶瓷的摩擦学性能

固体润滑 1989年第3期9卷 175-180页

作者：宋宝玉哈尔滨工业大学

本文对氮化硅陶瓷材料在不同湿度的三种气体(空气、氮气、氩气)环境中的摩擦、磨损特性进行了试验研究(摩擦面无润滑)。结果表明,对于上述三种气体,干燥时的摩擦系数小而磨损量大,加湿时的摩擦系数大而磨损量小。比较三种干燥气体,空气... 详细信息

本文对氮化硅陶瓷材料在不同湿度的三种气体(空气、氮气、氩气)环境中的摩擦、磨损特性进行了试验研究(摩擦面无润滑)。结果表明,对于上述三种气体,干燥时的摩擦系数小而磨损量大,加湿时的摩擦系数大而磨损量小。比较三种干燥气体,空气中的磨损量最小,氩气中的最大;而对于加湿气体,则氩气中的磨损量最小而空气中的最大。

关键词：陶瓷摩擦学氮化硅陶瓷耐磨材料

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数字化背景赋能中学体育学科教学的研究

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