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基于逆投影差分的移动机器人障碍物快速检测

哈尔滨工业大学学报 2022年第11期54卷 95-102页

作者：胡钊政伍锦祥肖汉彪周哲武汉理工大学信息工程学院武汉430070 武汉理工大学智能交通系统研究中心武汉430063 武汉理工大学重庆研究院重庆401120

移动机器人的障碍物快速检测是其导航、避障、轨迹跟踪的关键技术。目前多数传感器存在距离盲区以及异常尺度等问题,且现有算法大多计算复杂,难以满足实时性需求。为了改善这些问题,本文提出了一种基于环视逆投影差分的移动机器人障碍... 详细信息

移动机器人的障碍物快速检测是其导航、避障、轨迹跟踪的关键技术。目前多数传感器存在距离盲区以及异常尺度等问题,且现有算法大多计算复杂,难以满足实时性需求。为了改善这些问题,本文提出了一种基于环视逆投影差分的移动机器人障碍物快速检测与定位新方法。该方法以水平地面为参考平面,对移动机器人上环视系统中相邻视角相机拍摄的图像进行逆投影变换,再经图像差分得到逆投影差分图,图中像素值为零的点位于参考平面,反之则位于参考平面之外,经过阈值化、滤波后即可用来区分参考平面与非参考平面目标,实现其视场公共区域内障碍物的快速检测;同时以逆投影差分图为基础,通过像素坐标系到机器人自身坐标系的转换可获得目标相对于移动机器人精准的位置信息。在实际场景中对5 m范围内不同类型、大小、距离的障碍物进行测试,平均检测精度为97.3%,平均检测耗时为46 ms/帧,平均定位误差为1.1%。实验结果表明,本文方法能快速有效地检测和定位移动机器人附近的动、静态障碍物。

关键词：移动机器人计算机视觉逆投影障碍物检测障碍物定位

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基于激光雷达的城轨交通障碍物检测算法研究

铁道科学与工程学报 2023年第6期20卷 2350-2360页

作者：戴鸿辉耿晨歌刘丹丹陆涛涛浙江大学生物医学工程与仪器科学学院浙江杭州310027 浙江众合科技股份有限公司浙江杭州310000

侵限障碍物对城市轨道交通有巨大的危害,现有基于通信的列控技术无法对其自动化防护。为避免障碍物侵入行车区间造成安全事故,利用激光雷达作为主要传感器,提出一种非接触式障碍物检测算法。借助激光雷达具有不受环境光照的影响,测距精... 详细信息

侵限障碍物对城市轨道交通有巨大的危害,现有基于通信的列控技术无法对其自动化防护。为避免障碍物侵入行车区间造成安全事故,利用激光雷达作为主要传感器,提出一种非接触式障碍物检测算法。借助激光雷达具有不受环境光照的影响,测距精度高,可实现远距离探测等优势,该算法能够实现对百米内障碍物的有效检出,同时具备高可靠性,不受隧道内光照条件差等恶劣条件的干扰。为克服隧道中坡度影响,结合点云校准算法将点云平面与地平面对齐。对隧道环境和站台环境建模分析,提出基于规则的轨道平面分割算法和基于区域增长的背景点云分割算法,有效实现地平面的分离以及背景点云的滤除。考虑到点云密度在不同距离分布不均,提出自适应欧式聚类障碍物检测算法。为验证整体算法的有效性,在宁波地铁5号线采集大量正线数据,进行障碍物注入仿真实验。实验结果表明:复杂运行场景下该障碍物检测算法在视距范围内低于70 m障碍物检出率可达85.89%,雷达超视距的情况下检出率有一定的衰减,低于120 m的障碍物检出率为63.08%。算法平均耗时为37.86 ms。

关键词：城市轨道交通异常侵限障碍物障碍物检测激光雷达

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障碍物检测与车辆视觉定位一体化的方法研究

导航定位学报 2022年第5期10卷 105-112页

作者：白丽娟黄劲松武汉大学测绘学院武汉430079

在自动驾驶的研究中,障碍物检测与车辆视觉定位一直是2个研究热点。针对在目前的自动驾驶解决方案中,障碍物检测与车辆视觉定位是被完全划分为2个模块单独完成的,部分计算得到的模块并未实现最佳的利用这一缺陷,提出了以立体匹配恢复出... 详细信息

在自动驾驶的研究中,障碍物检测与车辆视觉定位一直是2个研究热点。针对在目前的自动驾驶解决方案中,障碍物检测与车辆视觉定位是被完全划分为2个模块单独完成的,部分计算得到的模块并未实现最佳的利用这一缺陷,提出了以立体匹配恢复出的视差图为节点,左右目影像间进行障碍物检测,前后帧之间以图像点匹配计算得到的位姿作为初值,辅助利用三角化方法恢复出点云,完成车辆的定位,构建了障碍物检测与车辆视觉定位的一体化系统,实现了对立体匹配结果的双重利用。在自动驾驶开源数据集上进行测试,障碍物检测具有较好的检测结果。里程计均方根误差为0.012766 m,全程轨迹误差平移百分比为0.4%,在精度上取得了较好的效果,且具有更强的鲁棒性。

关键词：棒状像素障碍物检测双目视觉视觉里程计

考虑反射强度的全自动运行列车障碍物检测算法研究

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同济大学学报（自然科学版） 2022年第1期50卷 6-12页

作者：沈拓钱沿佐谢兰欣袁腾飞曾小清张轩雄同济大学上海市轨道交通结构耐久与系统安全重点实验室上海201804 上海大学悉尼工商学院上海201800 上海理工大学光电与计算机工程学院上海200093

针对轨道交通全自动运行列车轨行区障碍物检测问题,提出了一种基于激光雷达的且考虑激光反射强度的障碍物检测算法。该算法使用欧式聚类法对点云进行聚类,并结合了自适应的反射强度阈值处理以及体素滤波器、聚类半径差异化等方法,提升... 详细信息

针对轨道交通全自动运行列车轨行区障碍物检测问题,提出了一种基于激光雷达的且考虑激光反射强度的障碍物检测算法。该算法使用欧式聚类法对点云进行聚类,并结合了自适应的反射强度阈值处理以及体素滤波器、聚类半径差异化等方法,提升算法的障碍物检测速度与精度。实验表明该算法具有良好的检测性能。

关键词：轨道交通全自动运行障碍物检测激光雷达

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在障碍物检测时对斜坡点云的检测处理算法

吉林大学学报（工学版） 2023年第11期53卷 3221-3228页

作者：蒋林杨立张文俊张琼玉吴艳霞武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室武汉430081 武汉科技大学机器人与智能系统研究院武汉430081 立得空间信息技术股份有限公司武汉430073

室外移动机器人在包含斜坡路面的环境下进行障碍物检测时,采用传统的RANSAC地面点云剔除算法会出现无法剔除斜坡点云的现象,导致后续将斜坡识别成障碍物。针对这一情况,本文提出了一种相邻线束算法来检测和剔除斜坡点云,并基于欧式聚类... 详细信息

室外移动机器人在包含斜坡路面的环境下进行障碍物检测时,采用传统的RANSAC地面点云剔除算法会出现无法剔除斜坡点云的现象,导致后续将斜坡识别成障碍物。针对这一情况,本文提出了一种相邻线束算法来检测和剔除斜坡点云,并基于欧式聚类对障碍物进行检测。该方案首先对三维激光点云进行预处理,根据三维激光雷达相邻线束之间的几何关系分割出包含斜坡的地面点云,再经过体素滤波进行下采样后,对分割出的障碍物点云进行基于KDTree的欧式聚类,并通过PCA主成分分析计算出外接包围框的尺寸和方向来对障碍物进行检测。经过实验表明:采用本文提出的障碍物检测算法能有效分割出环境中的斜坡路面,在聚类过程中能够避免将斜坡路面识别为障碍物,为机器人自主行走避障策略提供基础。

关键词：机械电子工程障碍物检测相邻线束欧式聚类斜坡路面 PCA主成分分析

RGB-D和惯性传感器融合的地面障碍物检测技术

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计算机辅助设计与图形学学报 2022年第2期34卷 254-263页

作者：何坚刘新远北京工业大学信息学部北京100124 北京市物联网软件与系统工程技术研究中心北京100124

针对视障人士出行辅助中可通行区域地面障碍物实时检测问题,提出一种基于RGB-D和惯性传感器融合的地面障碍物检测技术.首先建立地面障碍物空间模型,并融合惯性传感器参数计算相机倾角以校正地面障碍物世界坐标;其次针对视障人士实际使... 详细信息

针对视障人士出行辅助中可通行区域地面障碍物实时检测问题,提出一种基于RGB-D和惯性传感器融合的地面障碍物检测技术.首先建立地面障碍物空间模型,并融合惯性传感器参数计算相机倾角以校正地面障碍物世界坐标;其次针对视障人士实际使用场景和需求,使用阈值分割算法将深度图像中距离较远的检测像素去除,并将深度图划分4个区域,通过融合惯性传感器数据实现ROI的动态划分;最后通过改进RANSAC算法设计了基于地面区域生长的障碍物检测算法,并采集真实数据进行实验验证.实验结果表明,所提技术的准确率和召回率分别达到90.87%和89.33%,并在执行时间效率上优于已有地面障碍物检测算法,满足了视障人士对算法的实时性要求.

关键词：视障人士辅助障碍物检测深度图惯性传感器感兴趣区域

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改进密度聚类的激光雷达障碍物检测方法

北京航空航天大学学报 2023年第10期49卷 2608-2616页

作者：牛国臣王月阳田一博中国民航大学机器人研究所天津300300

针对无人车在园区环境下采集的激光三维点云中远距离障碍物易漏检、相邻障碍物存在欠分割和过分割且算法耗时较大等问题,根据激光束在水平和垂直方向上的分布不同,通过自适应调整聚类半径,提出了改进的具有噪声基于密度的空间聚类(DBSC... 详细信息

针对无人车在园区环境下采集的激光三维点云中远距离障碍物易漏检、相邻障碍物存在欠分割和过分割且算法耗时较大等问题,根据激光束在水平和垂直方向上的分布不同,通过自适应调整聚类半径,提出了改进的具有噪声基于密度的空间聚类(DBSCAN)算法,并基于分组聚类思想结合改进的k-means算法提出了一种快速且准确的障碍物检测方法。根据感兴趣区域(ROI)内三维点云的密度特征,利用改进的k-means算法对其初步分组;对每组内的点云使用参数自适应的DBSCAN算法进行并行聚类;对组边界上符合条件的聚类簇进行合并,完成障碍物检测。实车实验结果表明:与传统方法相比,所提方法障碍物检测正检率提高17.5%,平均耗时缩短23.6%。

关键词：激光雷达障碍物检测无人车分组聚类 DBSCAN k-means

基于深度学习的模糊农田图像中障碍物检测技术

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农业机械学报 2022年第3期53卷 234-242页

作者：薛金林李雨晴曹梓建南京农业大学工学院南京210031

针对图像实时采集时,由于镜头缺陷、相机抖动、目标运动等原因造成的模糊图像输入,导致训练完成的深度学习模型检测准确率下降问题,本文提出一种基于改进Faster R-CNN和SSRN-DeblurNet的两阶段检测方法,用于农田环境模糊图像中的障碍物... 详细信息

针对图像实时采集时,由于镜头缺陷、相机抖动、目标运动等原因造成的模糊图像输入,导致训练完成的深度学习模型检测准确率下降问题,本文提出一种基于改进Faster R-CNN和SSRN-DeblurNet的两阶段检测方法,用于农田环境模糊图像中的障碍物检测。第1阶段进行锐度评价和去模糊处理,利用简化尺度循环网络(Simplified scale recurrent networks,SSRNDeblurNet)对模糊农田图像进行去模糊。第2阶段进行障碍物检测,在原有的Faster R-CNN网络中添加了候选区域优化网络来提高区域候选网络中的目标区域质量。在自制的模糊数据集上,利用所提出的两阶段检测方法对8种农田障碍物进行检测。与原始Faster R-CNN相比,两阶段检测方法的平均精度均值(mAP)提高了12.32个百分点,单幅图像的平均检测时间为0.53 s。所提出的两阶段方法能有效减少模糊农田图像中障碍物的误检和漏检,满足拖拉机低速作业的实时检测需求。

关键词：农田模糊图像障碍物检测去模糊 Faster R-CNN SSRN-DeblurNet

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农业自动化机械障碍物检测研究进展

江苏大学学报（自然科学版） 2023年第4期44卷 415-425页

作者：成科扬朱雪森裴运申詹永照江苏大学计算机科学与通信工程学院江苏镇江212013 江苏省大数据泛在感知与智能农业应用工程研究中心江苏镇江212013 江苏大学网络空间安全研究院江苏镇江212013

农业机械自动导航技术在智慧农业领域饱受关注,而障碍物检测则是其中的重要环节.首先分析了早年传感器检测技术的不足,然后对计算机视觉应用于农业机械智能障碍物的检测方法以及应用前景进行了综述.传感器技术由单一传感器到多传感器信... 详细信息

农业机械自动导航技术在智慧农业领域饱受关注,而障碍物检测则是其中的重要环节.首先分析了早年传感器检测技术的不足,然后对计算机视觉应用于农业机械智能障碍物的检测方法以及应用前景进行了综述.传感器技术由单一传感器到多传感器信息融合,虽然已经十分成熟,但仍存在受障碍物表面影响以及检测成本过高等不足.计算机视觉和深度学习在近两年不断被用于农业领域,例如卷积神经网络等,但在遮挡、远距离检测、移动障碍物检测等多个方面仍有很大的提升空间.对二十几年来的农业障碍物检测技术进行了概括,总结了现有问题,并提出了符合未来我国智慧农业发展的新思路.

关键词：农业机械障碍物检测计算机视觉传感器信息融合