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Portable Structure Surface Crack Detection System Based on Android Platform

Wuhan University Journal of Natural Sciences 2024年第2期29卷 154-164页

作者： wang huifeng PENG Haonan TANG Yu GUAN Yueyuan LIANG Yaru wang Lisha ZHAO Yu wang Xiaoyan GAO Rong HUANG He School of Electronics and Control Engineering Chang'an UniversityXi'an 710000ShaanxiChina Research Institute of Highway Ministry of Transport Beijing 100000China State Key Laboratory of Traction Power Southwest Jiaotong UniversityChengdu 610000SichuanChina Highway School Chang'an UniversityXi'an 710000ShaanxiChina

Cracks,potholes,and other defects often occur on infrastructure such as bridges,among which cracks are one of the most frequent *** have diverse shapes and are difficult to *** manual inspection methods are inefficient and have low accuracy,while automated inspection machines are bulky and inconvenient to carry and *** on the shortcomings of existing detection technologies,this paper proposes a portable structural surface crack detection system based on the Android platform using a portable hand-held image acquisition *** system captures cracks on the structure's surface and obtains high-definition crack ***,these images are transmitted to portable smartphone terminals through ***,the image is pre-processed using weighted averaging,grayscale linear transformation,and adaptive median ***,the improved Canny edge detection algorithm is applied to identify crack information,and the edge segmentation algorithm is used to determine the crack ***,based on camera calibration,the pixels are converted into the length data required for actual *** results show that the system is easy to operate,and it not only has crack storage and tracking functions,but also can effectively measure the crack width on the surface of *** measurement accuracy of this system reaches the sub-pixel level,and in actual testing,compared with the crack width gauge,the maximum relative error does notexceed6.25%.

关键词： structural crack portable image processing detection accuracy crack parameter

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An Intelligent Bridge Multi-Dimension Deflection IoT Monitoring System Based on Laser Datum and Imaging

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Journal of Traffic and Transportation Engineering(English Edition) 2024年

作者： Dan Zhao huifeng wang Hao Du Haoyi Cheng Lu Peng Yaru Liang He Huang Yunmeng Li School of Electronic &Control Engineering Chang'an University Research Institute of Highway Ministry of Transport State Key Laboratory of Traction Power Southwest Jiaotong University

Aiming at the all-weather automatic monitoring of bridge structure health monitoring， an embedded bridge multi-dimensional (horizontal and vertical) deflection monitoring system based on dual laser references is proposed. The controller turns on the laser reference transmitter through instructions to emit the laser reference. The intelligent target system located in the middle of the span will calculate the multi-dimensional deflection and deformation information of the bridge structure according to the laser spot projected on the diffuse optical target， and pass this information through the wireless network communication unit transmits to the cloud platform to realize real-time monitoring of the bridge structure status and other parameters. Through the laboratory platform， it is found that the measurement error of this method is less than 300 μm， and the data update rate is less than 66 ms， which meets the requirements of bridge structural health monitoring. This method solves the problem of low efficiency of artificial bridge deflection monitoring， realizes all-weather online real-time monitoring of bridge deflection detection， and ensures the accuracy and efficiency of the measurement system.

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智能行车记录仪图像去雾系统的FPGA设计

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上海交通大学学报 2024年第4期58卷 565-578页

作者：黄鹤胡凯益杨澜王浩高涛王会峰长安大学智慧高速公路信息融合与控制西安市重点实验室西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

雾霾天气下,交通道路能见度低,导致所采集到的视频画面退化、图像信息模糊,同时考虑传统系统处理实时性不高等问题,基于ZYNQ平台设计了一种图像去雾系统,并应用于智能行车记录仪系统中.首先,针对传统暗通道去雾算法在天空区域存在失真... 详细信息

雾霾天气下,交通道路能见度低,导致所采集到的视频画面退化、图像信息模糊,同时考虑传统系统处理实时性不高等问题,基于ZYNQ平台设计了一种图像去雾系统,并应用于智能行车记录仪系统中.首先,针对传统暗通道去雾算法在天空区域存在失真等问题,提出了一种分割天空区域的策略来修正图像复原参数;然后,针对计算全局大气光值时,需对整幅图像的像素排序消耗大量资源的问题,利用现场可编程门阵列(FPGA)并行运算的优势,提出一种帧迭代方法优化求取大气光值,同时优化了引导滤波的硬件设计;最后,将双路高清多媒体接口(HDMI)资源中,一路作为视频输入,另一路作为视频处理输出,搭建实时交通图像视频处理试验平台.试验结果表明,系统针对雾霾天气下的交通视频具有较好的去雾效果,尤其是可以解决天空区域去雾的失真问题.在对分辨率为1280像素×720像素的交通视频去雾时,可以达到30帧/s的处理速度,满足实时性要求.

关键词：交通视频图像去雾 ZYNQ平台实时处理

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飞蛾扑火优化的尺度比例感知空间长期跟踪器

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哈尔滨工业大学学报 2024年第5期56卷 130-141页

作者：黄鹤熊武杨澜吴琨王会峰高涛长安大学电子与控制工程学院西安710064 西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室(长安大学) 西安710064 长安大学信息工程学院西安710064

针对无人机长期跟踪过程中尺度变换导致目标丢失和跟踪精度低的问题,提出了一种基于飞蛾扑火优化(moth-flame optimization,MFO)的尺度比例感知空间长期跟踪器。首先,设计了高斯初始化以代替飞蛾扑火优化算法的随机初始化策略,降低优化... 详细信息

针对无人机长期跟踪过程中尺度变换导致目标丢失和跟踪精度低的问题,提出了一种基于飞蛾扑火优化(moth-flame optimization,MFO)的尺度比例感知空间长期跟踪器。首先,设计了高斯初始化以代替飞蛾扑火优化算法的随机初始化策略,降低优化算法在跟踪过程中的计算复杂度,减少算力浪费;其次,结合快速梯度直方图特征,构建了改进的飞蛾扑火优化跟踪器;然后,为了解决无人机航拍长期跟踪中目标尺度变化的问题,设计了一种自适应尺度变换的判别尺度空间跟踪(discriminative scale space tracking,DSST)算法,进一步提出了一种尺度比例感知空间跟踪器,解决了尺度滤波器中因长宽比固定而导致的跟踪漂移;同时,分析了滤波器响应峰值在各背景下的变化情况,提出了一种能反映环境变化下跟踪置信度的指标,并通过置信度将MFO优化跟踪框架与尺度比例感知空间跟踪器相结合,解决了尺度变化与长期跟踪目标丢失的问题;最后,在无人机长期跟踪数据集上开展了性能验证。结果表明:提出的算法可有效防止漂移现象的发生,提升跟踪效率;与目前跟踪领域中12种同类文献算法进行对比可知,提出的算法精度较高,满足实时性,能够有效解决无人机长期跟踪下的尺度变化及目标丢失等问题。

关键词：无人机飞蛾扑火优化 DSST跟踪算法相关滤波长期跟踪

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采用混合策略联合优化的模糊C-均值聚类信息熵点云简化算法

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西安交通大学学报 2024年第7期58卷 214-226页

作者：黄鹤黄佳慧刘国权王会峰高涛长安大学西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学数据科学与人工智能研究院西安710064

针对传统聚类算法处理点云简化问题时精度低、耗时长且易丢失特征信息等问题,提出了一种基于动态精英自适应混合策略的鹈鹕算法(DEAMPOA)与加权熵法联合优化的模糊C-均值聚类(FCM)信息熵点云简化算法。采用动态自适应种群混合策略,同时... 详细信息

针对传统聚类算法处理点云简化问题时精度低、耗时长且易丢失特征信息等问题,提出了一种基于动态精英自适应混合策略的鹈鹕算法(DEAMPOA)与加权熵法联合优化的模糊C-均值聚类(FCM)信息熵点云简化算法。采用动态自适应种群混合策略,同时融合了精英反向化思路,显著提升了鹈鹕优化算法(POA)的收敛趋势和全局寻优能力,提高了寻找FCM最优聚类中心的成功率;利用DEAMPOA结合加权熵法对FCM进行优化,提高鲁棒性的同时增强了搜索精度,得到较好的聚类结果;在8种UCI标准数据集上与4种算法对比进行聚类性能评估实验,验证了所提方法综合性能优越;将所提方法与信息熵融合,并应用在三维点云KITTI数据集简化中。实验结果表明:与包围框简化法、随机采样简化法和特征选择简化法对比,所提方法全局误差简化前后点集之间平均欧式距离(MED)指标分别降低了2.25%、6.93%、5.74%,点云简化效果最优且运行速度满足要求。

关键词： C-均值聚类鹈鹕优化算法点云简化信息熵

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张槐互通式立体交叉方案选型研究

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山西交通科技 2024年第2期 70-73页

作者：王慧峰山西省交通规划勘察设计院有限公司山西太原030032

张槐互通为新旧G108相交的不完全互通,在方案设计中受到村庄、工厂、县道和铁路跨线桥等诸多控制因素制约,布设条件复杂。在综合考虑上述制约因素的基础上,提出两个互通立交方案进行比选,最终提出安全、经济、合理、可行的方案,为类似... 详细信息

张槐互通为新旧G108相交的不完全互通,在方案设计中受到村庄、工厂、县道和铁路跨线桥等诸多控制因素制约,布设条件复杂。在综合考虑上述制约因素的基础上,提出两个互通立交方案进行比选,最终提出安全、经济、合理、可行的方案,为类似互通的互通选型与匝道布设提供参考。

关键词：互通式立交选型方案比选

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采用局部-全局区域重检测机制的无人机长期跟踪算法

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西安交通大学学报 2024年第6期58卷 1-13页

作者：黄鹤马浩然刘国权王会峰高涛张科长安大学西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室西安710064 长安大学电子与控制工程学院西安710064 长安大学数据科学与人工智能研究院西安710064

为解决基础跟踪器面对遮挡和移出视野等长期跟踪场景时易出现跟踪失败等问题,提出了一种基于局部-全局区域重检测的无人机长期跟踪算法。设计了基础滤波器,将高置信度样本与其结合,并融入自适应时空正则化,解决了滤波器退化问题,提高了... 详细信息

为解决基础跟踪器面对遮挡和移出视野等长期跟踪场景时易出现跟踪失败等问题,提出了一种基于局部-全局区域重检测的无人机长期跟踪算法。设计了基础滤波器,将高置信度样本与其结合,并融入自适应时空正则化,解决了滤波器退化问题,提高了模型鲁棒性以及复杂场景下的性能;优化了滤波器更新策略,通过评价跟踪结果进行自适应更新;设计快速尺度滤波器,解决了跟踪过程中的尺度变化问题;设计了局部-全局区域重检测机制,跟踪失败时启动重检测器恢复跟踪目标,先完成局部区域重检测,若恢复跟踪失败,再利用全局区域重检测器继续恢复目标跟踪状态。实验结果表明:所提算法在UAV20L数据集上的精确度和准确率分别可达0.724和0.621,与基于时空正则化相关滤波器的跟踪算法(STRCF)相比分别提升了25.9%和20.6%,与同类主流算法相比,跟踪效果得到提升,证明了算法的有效性。

关键词：无人机长期跟踪相关滤波器重检测器快速尺度滤波高置信度

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四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制半物理仿真系统

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复旦学报（自然科学版） 2024年第1期63卷 1-17页

作者：黄鹤谢飞宇杨澜王会峰高涛无长安大学西安市智慧高速公路信息融合与控制重点实验室陕西西安710064 长安大学电子与控制工程学院陕西西安710064 长安大学信息工程学院陕西西安710064

针对四旋翼无人机强耦合、欠驱动、非线性等特点,以及在实际飞行过程中极易受到干扰的问题,对四旋翼无人机动力学模型进行分析,提出了一种基于联合的四旋翼无人机姿态控制算法,并在此基础上设计了四旋翼无人机半物理仿真系统。首先,针... 详细信息

针对四旋翼无人机强耦合、欠驱动、非线性等特点,以及在实际飞行过程中极易受到干扰的问题,对四旋翼无人机动力学模型进行分析,提出了一种基于联合的四旋翼无人机姿态控制算法,并在此基础上设计了四旋翼无人机半物理仿真系统。首先,针对非线性系统设计滑模控制器,选择跟踪航迹和翻滚角设计位置控制率和姿态控制率。其次,滑模控制器在实际应用中易产生震荡,利用基于信用积分的小脑模型神经网络(CPCMAC)来学习滑模控制的方式。最后,搭建基于LabVIEW的控制站,同Matlab/Simulink进行数据收发控制。仿真结果表明,在跟踪目标相同时,提出的四旋翼无人机滑模-CPCMAC联合控制相比于传统的比例积分微分(PID)控制和积分反步法控制优势明显,能够抑制超调和余差,在快速性和鲁棒性方面都更加优越。同时,构建的四旋翼无人机半物理仿真平台能清晰反馈出无人机参数的变化,应用预留的参数接口和地面控制站,降低了无人机飞控算法的开发难度,提高了开发效率,具有明显的实用价值。

关键词：无人机小脑模型神经网络滑模控制半物理仿真风场

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有机温拌剂对高黏沥青混合料性能的影响分析

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山西交通科技 2024年第1期 9-13页

作者：郭科王慧峰山西省交通规划勘察设计院有限公司山西太原030032

通过分析掺有机温拌剂后高黏沥青混合料的力学性能、路用性能、施工性能变化,得出黏结力和最大弯拉应变可作为有机温拌剂掺量的控制指标,有机温拌剂能改善高黏沥青混合料施工温度高、拌合难度大的问题。对材料综合性能分析,认为掺有机... 详细信息

通过分析掺有机温拌剂后高黏沥青混合料的力学性能、路用性能、施工性能变化,得出黏结力和最大弯拉应变可作为有机温拌剂掺量的控制指标,有机温拌剂能改善高黏沥青混合料施工温度高、拌合难度大的问题。对材料综合性能分析,认为掺有机温拌剂后混合料的高温和抗压性能进一步提高,可应用于温差变化小、重载交通等道路的中下面层。

关键词：有机温拌剂高黏沥青混合料力学性能路用性能施工性能

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基于不完全信息的工业园区多主体需求响应博弈策略研究

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电工电能新技术 2024年第2期43卷 65-77页

作者：孙勇王惠锋孟祥东李宝聚王大亮王尧胡枭陈厚合国网吉林省电力有限公司吉林长春130022 东北电力大学电气工程学院吉林省吉林市132012 国网吉林省电力有限公司电力科学研究院吉林长春130021 国网吉林省电力有限公司长春供电公司吉林长春130021

随着我国电力市场化改革进程的推进与发展,在工业园区层面如何攫取各响应主体最大利润,以引导用户积极参与需求响应成为亟待解决的新问题。基于响应流程中市场信息披露有限且用户与聚合商自由缔结合约的情形,本文提出了一种聚合商视角... 详细信息

随着我国电力市场化改革进程的推进与发展,在工业园区层面如何攫取各响应主体最大利润,以引导用户积极参与需求响应成为亟待解决的新问题。基于响应流程中市场信息披露有限且用户与聚合商自由缔结合约的情形,本文提出了一种聚合商视角下的最佳博弈策略及针对用户的收益分配方式。考虑工业园区内用户的利益关系,建立以不完全信息贝叶斯博弈作为上层、以合作博弈作为下层的多主体双层博弈架构;其次以最大化自身利益为目标,采用改进的虚拟遗憾最小化思想结合启发式算法求解博弈均衡,达成园区内的稳定合作关系。最后通过算例进行验证,分别设置了不同场景下申报策略和收益分配两方面的多个对比模型,结果表明本文所提方法得出的策略能够提高用户收益,且利益分配机制的合理选择能够在提高用户需求响应积极性方面起到促进作用。

关键词：多主体需求响应贝叶斯博弈电力市场工业园区不完全信息虚拟遗憾最小化

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