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基于改进ransac算法的车道线识别方法

汽车工程 2014年第4期36卷 503-508页

作者：樊超狄帅侯利龙徐静波河南工业大学信息科学与工程学院郑州450001

为在光照变化和车道线破损、阴影遮挡和污迹覆盖等路况下提高车道线识别算法的实时性和鲁棒性,在特征提取基础上提出一种改进的随机抽样一致(ransac)算法。首先使用对应掩模分别对特征提取后的左右车道线区域进行滤波得到特征点的随机... 详细信息

为在光照变化和车道线破损、阴影遮挡和污迹覆盖等路况下提高车道线识别算法的实时性和鲁棒性,在特征提取基础上提出一种改进的随机抽样一致(ransac)算法。首先使用对应掩模分别对特征提取后的左右车道线区域进行滤波得到特征点的随机抽样集,并从中随机抽取特征点初始化车道线参数;然后在余集中选取到初始模型距离小于阈值容限的特征点,构成一致集,并用其中的特征点重新构建新的车道线模型;最后删除新模型一致集内的所有特征点以及到新模型距离介于阈值容限和删除容限之间的点;按照上述步骤重复迭代数次后,选取最大一致集所计算的参数作为最佳车道线参数。各种路况下大量实验测试和对比分析的结果表明:改进的ransac算法在各种工况下均能实现车道线的正确识别,具有较好的鲁棒性;同时删除容限的引入使算法的迭代过程相互独立,在提高算法实时性的基础上更有利于得到最佳车道线参数。

关键词：辅助驾驶系统车道线识别改进ransac算法

基于改进ransac算法的车道线检测技术研究

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基于改进RANSAC算法的车道线检测技术研究

作者：单新深圳大学

学位级别：硕士

近年来随着我国科技的发展与社会的不断进步,汽车数量呈现出逐年上升的趋势,汽车在给人们生活带来极大便利的同时,驾驶员的操作失误导致了越来越多严重的道路交通事故,给人民的生命财产安全造成了不可挽回的损失。为了提高汽车在道路行... 详细信息

近年来随着我国科技的发展与社会的不断进步,汽车数量呈现出逐年上升的趋势,汽车在给人们生活带来极大便利的同时,驾驶员的操作失误导致了越来越多严重的道路交通事故,给人民的生命财产安全造成了不可挽回的损失。为了提高汽车在道路行驶中的主动安全性能,降低道路交通事故发生率,研发具有各项主动安全技术及先进辅助驾驶技术的智能汽车成为了学术界及工业界共同的研究热点。道路中的车道线约束汽车的可行驶区域,车道线检测是智能汽车主动安全技术中不可替代的核心关键技术,具有较高的研究价值与重要意义。因此,如何准确的检测出道路中的车道线区域成为了智能汽车领域的研究热点。本文围绕车道线检测技术展开研究,在大量分析现有传统车道线检测方法优缺点的基础上,提出了一种能够在复杂环境下准确检测车道线的,基于改进随机抽样一致性算法（Random Sample Consensus,ransac）的车道线检测方法。主要的研究内容如下:本文首先研究了二维图像与三维空间的对应转换关系,结合由相机标定获取的内外参数,经逆透视变换计算得出消除图像透视效果的道路图像鸟瞰图,并在此基础上采用基于车道实际物理宽度信息的感兴趣区域选取方法,得出逆透视变换下车道线感兴趣区域（Region of Interest,ROI）;接着本文提出了一种基于脊线检测及自适应阈值的车道线有效特征点提取方法,相比于传统的边缘检测算子,本文构建的脊线检测器能够在存在干扰的复杂路面环境中准确检测出车道线中心特征点,并根据自适应脊线阈值有效排除干扰噪声;然后利用提取出车道线有效特征点,在分析各种车道模型的基础上选取了抛物线型车道线模型,并采用改进ransac算法对车道模型进行拟合,本文从三个方面对传统ransac算法进行改进:（1）采用基于直方图统计与特征点列向分布位置约束的方法对特征数据集进行优化筛选;（2）利用动态特征距离引导的分区域采样方法对采样过程进行优化;（3）对有效车道模型判断标准进行优化;最后通过实验验证相比传统ransac算法,这三个方面的改进最大限度的降低了路面干扰噪声区域对车道线检测的影响,能够在复杂路面场景下大大增加模型拟合的准确性。本文在光照条件不均与存在阴影、路底标识及车辆干扰等多种复杂路面场景下,利用所提出的方法进行了大量重复性实验与统计分析,均取得了良好的检测结果,实验结果证明本文所提出的基于改进ransac算法的车道线检测方法具有良好的鲁棒性及准确性。

关键词：车道线检测有效特征提取车道线模型拟合改进ransac算法

基于分区检测及改进ransac算法的图像拼接技术研究

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基于分区检测及改进RANSAC算法的图像拼接技术研究

作者：曾东辉西南大学

学位级别：硕士

21世纪以来,随着科学技术的进步与不断发展。基于社会的需求计算机视觉这方面的科学技术焕发出强大的动力,图像拼接技术在数字图像处理的范畴内成为了一个研究热点。随时间发展,图像拼接技术变得越来越重要,并且在多个领域都占有一席之... 详细信息

21世纪以来,随着科学技术的进步与不断发展。基于社会的需求计算机视觉这方面的科学技术焕发出强大的动力,图像拼接技术在数字图像处理的范畴内成为了一个研究热点。随时间发展,图像拼接技术变得越来越重要,并且在多个领域都占有一席之地比如航天航空领域、民用和军用无人机领域、医疗图像鉴定领域、以及我们常用的卫星导航领域。一张图像如果包含的事物越多,那么它对某个具体细节的分辨率就会降低。为了处理这个矛盾,产生了图像拼接技术。本文基于对图像拼接技术的学习与研究,针对现有图像拼接算法过程中的某些局限性提出了改良并付诸于试验。本文主要改良体现在以下几个方面:（1）提出改进的加权增速ransac算法（1）在原ransac方法中,对于每次选取的样本点都是随机的。这样外点和内点被选中用于求解模型的概率是一样的,而理想的选取样本方法应该尽可能的选取内点作为样本点,避免外点的参与而导致污染计算模型的结果。可行的方法是将每一个样本点根据欧几里得距离赋予合适的权重,如果被赋予的权重越高表明这个点为模型内点的可能性越大。在赋予权值的基础上再配合适当的样本选取策略。使得用于求解模型的样本点中内点的概率变高,一定程度上加速了ransac算法的进程。（2）在ransac算法迭代中,提出均匀分布取样机制。整个ransac的迭代是一个尝试新的样本点组合的过程。过于聚集的样本点簇计算出来的模型更多的是反映该样本点簇及其附近邻域的模型性质。针对此情况,本文在ransac中提出了分散取样机制使得取样点的分布更加分散,防止了样本点的过于簇拥。（2）提出特征点的分区检测。图像特征点的分布,对于图像拼接的过程有很大影响。本文分析发现许多图像的特征点数量具有两极化趋势。即在某个区域的特征点具有堆集的情况,如果该区域冗余的特征点作为样本点进行后续计算时,会突出显示该局部区域的特性,这对于整个图像是不利的。反之,也会存在某个区域的特征点特别少或者没有,如果该情况发生在图像之间的重叠区,没有足够的特征点将使得图像拼接无法进行。最佳的图像特征点分布应趋于均匀,且在图像的重叠区能够提供足够的特征点。因此本文提出,将整张图片划分为大小相等的若干个区块,分别在每个子分区图像里产生足够多的特征点。（3）针对不同特征分布的图像,设置不同的特征检测模式。本文的图像拼接过程旨在区别于其它图像拼接软件一概而论的拼接方法,深入对比几种主流的特征点检测方法（包括SURF、FAST、AKAZE、SIFT、BRISK共5种特征检测算法）,并将上述算法代码实现进行对比。通过对实验结果进行分析,知道了每个算法的各自优缺点,面对不同种类的图像找到与之相适应的方法。并在后期的图像拼接过程提供更多的特征检测模式。最后,通过python将上述图像拼接过程实现,其中将改进后的ransac算法与原ransac算法进行对比,并且增设了一个其他学者改进ransac算法作为对比组。将上述3个算法在运行时间和运行后特征点的正确率进行比较。证明本文提出的算法改进相较于原算法和其他改进算法在求解单应矩阵模型时有明显的优势。

关键词：图像拼接特征点分区检测改进ransac算法

基于改进ransac算法的图像处理技术模型研究

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湖南涉外经济学院学报 2019年第2期 12-15页

作者：曾喜良高海波湖南涉外经济学院信息与机电工程学院

传统ransac算法在图像拼接中出现计算变换矩阵效率低的问题,本文以特征点图像拼接技术为基础,提出了一种改进ransac算法。该算法结合改进的Harris算法,采用双向归一和迭代阀值的方式找出匹配特征值,用灰度调整以及最佳缝合线的方式实现... 详细信息

传统ransac算法在图像拼接中出现计算变换矩阵效率低的问题,本文以特征点图像拼接技术为基础,提出了一种改进ransac算法。该算法结合改进的Harris算法,采用双向归一和迭代阀值的方式找出匹配特征值,用灰度调整以及最佳缝合线的方式实现图像的有机结合。通过实际成像对比显示,改进的ransac算法可以有效减少抽样与检验时间,降低误矩阵误差概率,显著提高了图像的拼接效率。

关键词：改进ransac算法图像拼接技术计算机图像处理技术

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复杂背景下果园视觉导航路径提取算法

农业机械学报 2023年第6期54卷 197-204,252页

作者：肖珂夏伟光梁聪哲河北农业大学信息科学与技术学院保定071001 河北省农业大数据重点实验室保定071001

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题,提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性(Random sample consensus, ransac)算法的树行线提取方法。首先,基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别,提取道路分割掩... 详细信息

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题,提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性(Random sample consensus, ransac)算法的树行线提取方法。首先,基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别,提取道路分割掩码和树干边界框坐标;其次,在生成行间导航线的基础上,采用改进ransac算法提取前排树行线;然后,计算树干边界框坐标点到前排行线的距离,筛选后排树干坐标点,采用最小二乘法拟合生成后排树行线;最后,通过分析前后排树行信息判断调头方向,结合本文提出的行末端距离计算与调头路径规划方法,规划车辆的调头路线。实验结果表明:在不同光照、杂草、天气环境下的6种果园场景中,模型的平均分割精度和边界框检测精度都为97.0%,导航目标点提取的平均偏差不超过5.3%,树行线检测准确率不低于87%,调头后车辆距道路中心的平均偏差为7.8 cm,可为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。

关键词：果园环境导航线树行线改进ransac算法调头

基于密度自适应的ransac非结构化环境下果园机器人导航

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华南农业大学学报 2022年第5期43卷 99-107页

作者：褚福春宫金良张彦斐山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 山东理工大学农业工程与食品科学学院山东淄博255000

【目的】提出一种基于多传感器融合的果园导航方案,解决果园机器人在GPS导航过程中受果树遮挡导致信号弱、定位效果差的问题。【方法】通过16线激光雷达采集高精度的三维点云数据,利用Voxel grid filter滤波算法进行点云预处理,降低点... 详细信息

【目的】提出一种基于多传感器融合的果园导航方案,解决果园机器人在GPS导航过程中受果树遮挡导致信号弱、定位效果差的问题。【方法】通过16线激光雷达采集高精度的三维点云数据,利用Voxel grid filter滤波算法进行点云预处理,降低点云密度并去除离散点,将果树行通过欧几里类算法进行聚类,采用改进的随机采样一致性(Random sample consensus,ransac)算法拟合出果树行直线,根据平行直线的关系,推算得到导航线,并融合惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)对果园机器人进行高精度定位。基于差速转向和纯追踪模型进行轨迹跟踪,实现果园机器人在果树行间自主导航以及自动换行的目标。【结果】在将激光雷达和IMU的数据进行融合后,获取到果园机器人的准确位姿,当机器人以速度0.8 m/s在果园作业时,对比最小二乘法和传统ransac法产生的偏差,基于密度自适应ransac法产生的横向偏差不超过0.1 m、航向角偏差不超过1.5°,均为3种方法中的最小值。但当机器人速度增加到1.0 m/s时,各项偏差均明显增大。【结论】本文提出的基于多传感器融合的果园机器人导航技术适用于大多数规范化果园,具有重要推广价值。

关键词：农业机器人自主导航直线拟合差速转向改进ransac算法

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复杂背景下果园视觉导航路径提取算法研究

农业机械学报 2023年

作者：肖珂夏伟光梁聪哲河北农业大学信息科学与技术学院河北省农业大数据重点实验室

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题，本文提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性（Random sample consensus， ransac）算法的树行线提取方法。首先，基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别，提取... 详细信息

为解决果园视觉导航机器人行间自主行进和调头问题，本文提出了基于Mask R-CNN的导航线提取方法和基于随机采样一致性（Random sample consensus， ransac）算法的树行线提取方法。首先，基于Mask R-CNN模型对道路与树干进行识别，提取道路分割掩码和树干边界框坐标;其次，在生成行间导航线的基础上，采用改进ransac算法提取前排树行线；然后，计算树干边界框坐标点到前排行线的距离，筛选后排树干坐标点，采用最小二乘法拟合生成后排树行线。最后，通过分析前后排树行信息判断调头方向，结合本文提出的行末端距离计算与调头路径规划方法，规划车辆的调头路线。实验结果表明：在不同光照、杂草、天气环境下的6种果园中，模型的平均分割精度和边界框检测精度都为97.0%，导航目标点提取的平均偏差不超过5.3%，树行线检测准确率不低于87%，调头后车辆距道路中心的平均偏差为7.8cm，可为果园环境下的视觉自主导航提供有效参考。

关键词：果园环境导航线树行线改进ransac算法调头

一种基于SIFT和改进ransac的稳健图像拼接算法

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电脑知识与技术 2015年第1期11卷 127-129,132页

作者：姜小会陈清奎何强栾飞董志强山东建筑大学机电工程学院山东济南250101

针对图像间因存在旋转以及采集图像时光线强度的差异等现象而导致的拼接效果不理想和拼接速度慢的问题,作者提出了一种基于SIFT和改进ransac的稳健图像拼接算法,具体包括SIFT特征提取、图像配准以及图像的加权平均融合等步骤。其中,该... 详细信息

针对图像间因存在旋转以及采集图像时光线强度的差异等现象而导致的拼接效果不理想和拼接速度慢的问题,作者提出了一种基于SIFT和改进ransac的稳健图像拼接算法,具体包括SIFT特征提取、图像配准以及图像的加权平均融合等步骤。其中,该文重点研究了图像配准这一阶段,此阶段包括图像的初始匹配和精确配准两步,实验证明该拼接算法不仅可以很好的拼接存在平移、旋转、尺度缩放、视角以及光照变化的图像,而且较之传统的ransac算法,改进的ransac算法迭代次数变少了并且运行时间也减少了,拼接效率得到了明显的提高。

关键词：图像拼接 SIFT算法图像配准改进ransac算法图像融合

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高炉风口倾角巡检机器人相关技术研究

高炉风口倾角巡检机器人相关技术研究

作者：唐顾杰安徽工业大学

学位级别：硕士

高炉出风口中心套倾斜角度的改变会对高炉长期稳定运行带来不良影响,甚至降低炼钢的质量,因此日常巡检中,需要定期检测风口中套倾角的变化。针对当前人工巡检劳动强度大、检测效率低,以及激光扫描巡检维护成本高、价格昂贵等问题,本文... 详细信息

高炉出风口中心套倾斜角度的改变会对高炉长期稳定运行带来不良影响,甚至降低炼钢的质量,因此日常巡检中,需要定期检测风口中套倾角的变化。针对当前人工巡检劳动强度大、检测效率低,以及激光扫描巡检维护成本高、价格昂贵等问题,本文以自主研制的低成本三维激光扫描仪为依托,设计了一种新型的风口倾角巡检机器人,拥有自主导航、远程控制、三维建模、人机交互等功能,并在马钢1号高炉风口中套倾角在线检测系统中得到了成功应用。本文将从以下几个方面对该系统展开研究:首先,对点云数据采集中的旋转式模型进行分析,在明确了模型相关坐标系及其相互转换关系基础上,通过对三维点云中常见滤波算法的分析,提出了体素降采样与统计滤波相结合的混合滤波算法,实现了既降低点云数量,又过滤点云中噪声点的目标,提高了后续平面提取的效率。此外,通过改进的随机采样一致性(ransac,Random Sample Comsensus)算法对三维激光扫描仪所采集的风口中套平面进行提取,并利用平面间法向量的关系计算出中套倾角。其次,自主研制了以二维激光雷达和旋转电机为核心的三维激光扫描仪,设计了风口倾角巡检机器人载体相关的现场信息采集与处理、运动控制、电源远程控制三大处理单元的外围电路。整合各硬件设备间的通信协议,并进一步完善硬件通信系统,该平台采用多传感器设备获取高炉风口和机器人本体的基本信息,以此提高检测系统的功能完整性。再次,通过磁导航系统实现巡检机器人的轨迹跟踪和风口定位,设计机器人相关的软件系统,分析了系统中重要的函数接口,实现软硬间的数据交互。采用多线程方式完成上位机人机交互界面。提出参数服务器的概念,增强了倾角检测系统的鲁棒性。最后,搭建了巡检机器人的实验平台,并对机器人中磁导航偏移、三维激光扫描仪的稳定性、外部传感器数据采集等关键部分进行实验测试。实验结果表明,在多次人工干扰的情况下,巡检机器人磁导航最大偏移距离为10mm,满足轨迹跟踪的要求;三维激光扫描仪竖直扫描频率高达24.9Hz,接近25Hz的水平扫描频率,满足点云数据采集的要求;各外部传感器数据均在正常范围内。在真实场景下高炉风口倾角的测试结果表明,巡检机器人倾角检测系统相比人工巡检精度相当,但时间效率上提高了11%,具有良好的工业应用前景。

关键词：巡检机器人中套倾角检测三维激光扫描仪改进ransac算法