检索结果-南通市图书馆

作者：余波天津理工大学

学位级别：硕士

新世纪以来,提高环境质量成为我国经济发展战略的重要组成部分。十八大报告更是把生态文明建设放在突出地位,强调“要将生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,走一条科技含量高、经济效益好、资源消... 详细信息

新世纪以来,提高环境质量成为我国经济发展战略的重要组成部分。十八大报告更是把生态文明建设放在突出地位,强调“要将生态文明建设融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程,走一条科技含量高、经济效益好、资源消费低、环境污染少、人力资源得到发挥的新型工业化路子”,实现社会经济的全面、高效、健康发展。城市生活垃圾作为影响环境的重要因素,对其高效、生态化的处理成为人们关注的焦点。本文以中新天津生态城的生活垃圾收运系统为研究对象,主要研究工作如下:(1)对城市生活垃圾收运系统的信息化建设做了研究,通过了解城市生活垃圾收运信息化的发展历程和技术手段,利用物联网技术构建城市生活垃圾收运系统信息化平台,划分顶层功能模块,设计每个功能模块中硬件与软件的集成,指出各功能模块所要实现的功能与作用,并提出收运调度模块为本研究中的核心功能模块。(2)针对收运调度模块所依据的核心模型和算法进行深入详细的剖析,建立以路程最短、油耗最低为目标的收运优化模型。经过对油耗影响因素的分析,认为车重、路面摩擦力、行驶的坡度是影响油耗的重要因素,同时确定将油耗转化为车辆做功,以此对其进行量化。(3)选择蚁群算法对模型求解,并结合实际对算法进行改进,利用车载重量、路面状况和行驶坡度设计启发函数,全局信息素与局部信息素结合使用,为模型提供求解方案。随后通过简单旅行商问题探讨参数的设置,经过实验,确定信息素挥发系数ρ、信息启发因子α和期望启发因子β的取值范围分别为[0.5,0.8],[1,3],[2,5],蚂蚁数量与要解决的问题规模比例达到[0.6,2.0]时,算法的整体性能处于最佳状态。(4)以中新天津生态城为例,结合城区的整体规划要求,根据文献与中国道路规范标准,设计算例与参数,在以路程最短、油耗最低为目标的模型中,分别向启发函数中添加收运车载重量因子、路面状况因子和行驶坡度因子,经matlab7.0运行程序,同不改变启发函数的算法相比,得到的油耗降低比重分别为5.20%、11.69%和8.90%,路程增加比重分别为2.31%、0.90%和8.69%,说明算法的改进是有效的。另外,利用改进的算法对仅以路程最短为目标的模型进行求解,与以路程最短、油耗最小为目标的模型对比,结果发现,后者比前者的最短路程多了约9.02%,但油耗降低了约30.20%,说明以车辆总路程、油耗最小化为目标规划垃圾收运路线,能够减少能源消耗,减轻环境污染,对城市可持续发展和人民身体健康有积极作用。

关键词：城市生活垃圾收运信息化物联网车辆路径问题蚁群算法

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装船机溜筒的可视雷达防撞系统设计与研究

装船机溜筒的可视雷达防撞系统设计与研究

作者：王朝天津理工大学

学位级别：硕士

在港口设备智能化发展的趋势下,提升散料装船机的性能是实现散货码头智能作业的基础。智能作业的前提是保证安全,因此对装船机的防撞系统开展研究是十分必要的。本课题针对装船机溜筒部分,研发了一套可视雷达防撞系统。主要完成的工作包... 详细信息

在港口设备智能化发展的趋势下,提升散料装船机的性能是实现散货码头智能作业的基础。智能作业的前提是保证安全,因此对装船机的防撞系统开展研究是十分必要的。本课题针对装船机溜筒部分,研发了一套可视雷达防撞系统。主要完成的工作包括:(1)系统设计,包括硬件和软件设计。经过器件选型后采用以STM32为核心的主控单元,与超声波测距模块HC-SR04、摄像头模块OV7725、LCD显示屏、有源蜂鸣器、ULN2803达林顿管组成硬件系统。然后针对各硬件模块设计软件子程序,最后主程序对各模块进行功能整合。(2)可视雷达防撞系统的研究。利用系统硬件采集图像数据,在上位机上借助MATLAB实现图像的转化、处理,最后进行改进的Canny图像边缘检测,提取边缘信息给智能库。通过实验调试,可视雷达防撞系统在测得距离值小于设定阈值时发出声光报警,测距更小时会主动切断外部执行电机电源。而且该系统能够实时监控,应用于装船机溜筒上,可以远程观察溜筒附近的状况,及时发现电缆缠绕、堵料等问题。实验不仅验证了防撞功能的可靠性,还验证了拓展技术路线的可行性。该系统定时采集货舱内的图像传输给上位机,经过图像处理后提取边缘信息,进而推测货物堆顶的位置,为装船机的智能作业奠定了基础,具有一定的应用价值。

关键词：装船机防撞系统 STM32 超声波测距图像边缘检测

基于点云数据处理的焊缝缺陷部位提取与分类方法研究

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基于点云数据处理的焊缝缺陷部位提取与分类方法研究

作者：王士豪天津理工大学

学位级别：硕士

在工业焊接生产过程中,由于人工操作等原因容易产生焊接缺陷。随着人工智能的发展,机器视觉领域中利用深度相机和CMOS相机等设备对焊缝缺陷进行检测,取得了较好的识别分类效果,但相比于激光雷达而言,前者在焊接作业的恶劣环境中对光源... 详细信息

在工业焊接生产过程中,由于人工操作等原因容易产生焊接缺陷。随着人工智能的发展,机器视觉领域中利用深度相机和CMOS相机等设备对焊缝缺陷进行检测,取得了较好的识别分类效果,但相比于激光雷达而言,前者在焊接作业的恶劣环境中对光源较为敏感,容易影响数据采集质量,而后者抗干扰能力强,不依赖外界光照条件,可全天候工作,通过激光雷达获取的点云数据可以提供焊缝丰富的几何信息且显示直观,因此以激光雷达作为测量设备,并利用点云数据处理方法研究焊缝缺陷的提取和分类具有一定现实意义。本文主要研究内容包括:(1)焊缝缺陷三维测量系统建模与分析通过对焊接工件类型和特征进行分析,将焊缝对象分为线性式和立体式两大类,设计了平移式和回转式两种工件扫描方法,并对测量系统整体建立模型。针对回转式扫描中激光雷达与转台之间的外参数标定问题,本文利用标准球作为靶标,通过转台带动靶标旋转来获取不同位置下激光雷达坐标系和转台坐标系中靶标的坐标对应关系,进而求解出坐标转换参数。(2)点云数据采集及预处理本文在采集焊缝点云数据之前对测量系统的数据采集精度进行分析并选择了激光雷达最优扫描参数。对本文所研究的焊瘤、气孔和烧穿缺陷选择平移式扫描获取数据。由于原始点云中噪点较多且点数较大,因此利用滤波方法进行降噪、下采样和焊板部分去除处理。实际工作中大量焊接焊缝样本存在一定困难,因此本文通过旋转变换和高斯噪声方法进行分类样本的数据扩充。(3)焊缝缺陷部位提取和分类方法为了提高焊缝缺陷部位提取的精确性,本文提出基于规则化处理的点云配准方法,对配准后的缺陷点云利用双阈值分离方法进行缺陷部位提取。焊缝缺陷分类根据本文研究对象样本数较少且种类较少等特点选择SVM作为分类器,并对缺陷部位的几何特征及VFH全局特征进行了描述。(4)外参数标定及焊缝缺陷提取分类实验本文首先根据三维测量系统模型搭建了实验平台,针对激光雷达外参数标定精度、焊缝缺陷部位提取与分类两部分内容进行实验,实验结果表明,本文提出的标定方法精度保持在0.1mm的范围内,焊缝缺陷总体分类结果准确性达到87.16%,为工业焊缝缺陷检测提出了有效的方法。

关键词：激光雷达点云处理焊缝缺陷分类检测

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基于EEG的脑机接口技术研究与实现

基于EEG的脑机接口技术研究与实现

作者：梁致汉天津理工大学

学位级别：硕士

脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)已经成为国内外研究的热点,涉及脑科学、康复医学、智能信息处理等多个领域,不需要依赖人体正常的运动机能,力求在人类大脑和生存环境中电气类设备之间搭建一种相互交流信息的新手段。本文主要... 详细信息

脑机接口(Brain Computer Interface,BCI)已经成为国内外研究的热点,涉及脑科学、康复医学、智能信息处理等多个领域,不需要依赖人体正常的运动机能,力求在人类大脑和生存环境中电气类设备之间搭建一种相互交流信息的新手段。本文主要研究基于运动想象脑电(Electroencephalogram,EEG)信号的脑机接口系统,判别出已知的几种想象任务下的EEG特征模式。主要在实验设计、脑电信号的特征提取、对提取到的特征进行分类,以及BCI系统设计搭建等几个方面开展工作。提出了将独立分量分析算法(ICA)和共空间模式(CSP)特征提取算法相结合的方式,首先将原始脑电信号分解为多个独立分量,去除干扰成分,重构后再进行空间滤波。考虑到在采集脑电信号的过程中,环境的干扰以及受试者自身原因难以避免,脑电信号中势必包含很多伪迹和无关成分,特别是眼电、肌肉电等幅度较大,很容易覆盖真实脑电。因此首先利用ICA对采集到的数据独立分量分析,去除不相关成分,重建信号。然后根据多导联信号的空域特征,对其进行空间投影,构建出滤波器提取脑电信号相关频段相关同步去同步的空间特征。提取出不同思维任务下的空域特征后采用支持向量机的方法对特征向量进行判别。本文最后设计了机器人控制系统平台和算法验证实验方案,对系统软件和硬件进行了设计和实现,并做了一定量的实验。实验结果表明,按照本文提出算法处理数据具有较好的分类正确率,为进一步研究在线脑机接口系统奠定了基础。

关键词：脑机接口 EEG 信号特征提取机器人控制

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面向智能摇篮的语音交互系统研究

面向智能摇篮的语音交互系统研究

作者：鉴田野天津科技大学

学位级别：硕士

随着人工智能技术的不断发展,AI技术的应用场景不断多元化。本文对婴儿的哭声分类算法和育儿领域的智能问答算法进行了研究,提出一种基于深度神经网络模型,对婴儿的哭声进行分类,对家长的提问进行回答。本文主要工作与创新如下:(1)通过... 详细信息

随着人工智能技术的不断发展,AI技术的应用场景不断多元化。本文对婴儿的哭声分类算法和育儿领域的智能问答算法进行了研究,提出一种基于深度神经网络模型,对婴儿的哭声进行分类,对家长的提问进行回答。本文主要工作与创新如下:(1)通过研究邓斯坦婴儿哭声分类理论,并在视频网站收集婴幼儿哭声的视频和音频,对其进行人工剪辑和打标,得到具有5种情感类别的婴儿哭声音频数据。并以此为基础,进行声音向语谱图像的转化,得到具有5种情感类别的婴儿哭声语谱图像数据。通过爬取百度文库,豆丁等文档网站,得到育儿领域常用的育儿知识文档,并进行数据清洗和人工打标,得到育儿领域的问答数据库。(2)通过对婴儿哭声的语谱图数据分析,选用Inception-Res Net-v2模型进行训练,详细介绍了Inception-Res Net-v2模型的结构,并在此基础上进行更改。实验后的结果相比于改进之前的Inception-Res Net-v2模型,准确率有较大的提升,最后与传统的Res Net101网络进行了对比,验证了该模型相比于传统模型,只需要较少的训练轮次,就可以有更高的准确率。(3)对育儿领域的问答数据进行处理,主要涉及到利用搜索引擎工具(Elastic Search)对问答对数据建立索引。对多领域的问答数据提取关键词,对育婴领域的数据提取关键词词典。对问句利用Elastic Search进行召回,并对问句进行数据增强,其中数据准确主要涉及到EDA方法和同音字替换。数据增强处理之后得到的数据,再训练带有关键词信息的BERT模型,并与处理之前的数据进行对比。最后对实验结果进行总结,采用改进后的Inception-Res Net-v2网络后,对婴儿哭声分类算法的精度有明显提高。利用带有关键词信息的BERT模型,并进行数据增强的操作,能够提高问答系统的准确率,对智能摇篮车的应用具有重要意义。

关键词：智能摇篮车婴儿哭声问答系统 Inception-ResNet-v2模型 BERT模型

基于FPGA的水文视频监测系统的研究与实现

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基于FPGA的水文视频监测系统的研究与实现

作者：孙百洋天津理工大学

学位级别：硕士

我国国土面积辽阔,山川河流不计其数。相对应的,降雨量分布并不均匀,每到夏季的汛期,洪涝频频发生,不仅国家的经济损失严重,也使河流附近的人民难以维持正常的生活。为了把自然灾害造成的经济损失降到最低,及时的预警和水资源调度是可... 详细信息

我国国土面积辽阔,山川河流不计其数。相对应的,降雨量分布并不均匀,每到夏季的汛期,洪涝频频发生,不仅国家的经济损失严重,也使河流附近的人民难以维持正常的生活。为了把自然灾害造成的经济损失降到最低,及时的预警和水资源调度是可靠的方法,它们都离不开水文监测所得信息。水文监测是指采用科学方法对自然界中水的时空分布、变化规律进行监控、测量、分析以及预警等,是一个复杂而全面的系统工程,是一门综合性学科。测量水位及水速是其主要目标。随着近几年人工智能的快速发展,作为其中的一个分支,机器视觉也有了突飞猛进的变化,机器视觉系统也越来越多的应用于生产和生活当中。利用现场可编程门阵列(FPGA)的高速处理和移植性好特点,设计一个便捷、准确、稳定的远程水文监测系统,应用图像处理技术来测量水位,以便充分发挥机器视觉的优势所在。本文在系统设计时,摄像头选用了Omni Vision公司的OV5640芯片,核心处理芯片使用ALTERA的Cyclone IV系列,还包括了D/A转换器ADV7123芯片以及型号为HY57V2562GTR的SDRAM芯片。系统工作过程如下:利用摄像头对水文尺进行视频图像采集,数据存入SDRAM中,经FPGA中的算法模块处理后,送至视频D/A转换单元,通过VGA接口显示视频监控画面。图像处理算法及字符识别的实现,是整个论文的核心部分,包括灰度化、边缘检测、图像增强及字符识别。在图像增强部分,对多尺度Retinex算法进行了改进,利用非线性“S”函数对尺度因子σ进行修正,使得图像的亮度分布更均匀。系统各个子模块及部分算法的编写都使用硬件描述语言verilog,程序设计与仿真在QuartusⅡ和Modelsim进行。最后进行实验平台的搭建,验证结果及实验分析。结果表明,水文监测系统能够进行实时监测及水文尺的边缘检测,满足国内中小型河流的水文水位监测的需求,尤其适合用于偏僻、复杂的水域环境,对水资源的监控与利用提供了有力的保障。

关键词：视频监测现场可编程门阵列边缘检测图像增强硬件描述语言

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端口块表面缺陷视觉检测系统研究

端口块表面缺陷视觉检测系统研究

作者：田强天津科技大学

学位级别：硕士

端口块是应用于电磁阀本体外接气动元件的接头零件,其质量直接影响所在装置的性能。目前,端口块质量的检测以人工视检为主,近年来计算机视觉技术高速发展,广泛应用于工业领域。基于机器视觉的检测方案对于特定场景的检测效果出色,但在... 详细信息

端口块是应用于电磁阀本体外接气动元件的接头零件,其质量直接影响所在装置的性能。目前,端口块质量的检测以人工视检为主,近年来计算机视觉技术高速发展,广泛应用于工业领域。基于机器视觉的检测方案对于特定场景的检测效果出色,但在泛化性上具有一定的局限性。基于深度学习的检测方案鲁棒性较好,缺点是模型训练占用计算资源较多,对堆叠和小目标检测效果较差。本文以此为切入点,研发了一套端口块表面缺陷检测系统,并且从机器视觉和深度学习两个领域分别研究一种有效的表面缺陷检测方法,主要工作包括:(1)设计了一种针对端口块5个表面的多工序全景自动化快速检测系统,包括上料模块、视觉检测模块与分拣回收模块。通过自动上料装置,端口块送到三工位旋转检测平台后,经特定布局光源的照射,旋转电缸带动工件稳定转动的同时触发3个相机先后拍照,可采集到其5个表面的清晰图像从而获取到原始图像信息,根据缺陷检测结果自动分拣出良品并码盘,剔除不良品,实现端口块连续自动快速检测分拣。(2)提出一种基于空间域与频率域结合优化的端口块表面缺陷检测机器视觉方法。针对缺陷的多样性在单角度光照系统下相机采集到的图像可能会丢失缺陷信息、部分缺陷特征相近会造成误检等技术难题。在空间域中,利用中值滤波、阈值分割、形态学处理等操作;在频率域中,利用高斯高通滤波、傅里叶变换等操作。分别提出了基于图像差分增强的漆坑、漆薄缺陷检测方法,基于频域与亚像素边缘分析的气泡、沙眼缺陷检测方法,基于圆拟合的螺纹沾漆缺陷检测方法等。实验验证,该方法综合缺陷检出率达到95.4%。(3)提出一种基于改进YOLOv5的高精度实时性端口块表面缺陷检测深度学习方法。针对原YOLOv5模型对小尺寸目标特征提取能力较弱,对堆叠密集缺陷预测框定位有偏差等难题,同时为降低参数量和计算量,本文对其进行改进。用轻量型Ghost模块替换卷积操作,作为主干特征提取网络;引入Mish激活函数,提升网络特征提取能力;增加CBAM与Sim AM注意力机制,使网络聚焦更多重要特征信息;引入SIo U损失函数,提高了网络对于目标尺寸的鲁棒性;引入Soft-NMS方法,对检测框得分进行权值惩罚。实验验证,优化后m AP增加8.1%,为97.8%;速度提升24%,为31FPS;损失降低71%;满足精度和实时性检测要求。本文最后,在所研究两种方法基础上,将其部署到系统,通过工业现场的验证实验确保该检测系统稳定性。研发完成的基于改进YOLOv5的端口块缺陷检测系统缺陷检出率达到97.1%,误检率仅有3.7%,2.26s内检测一个端口块,整体性能优于机器视觉检测系统,两者都能够针对端口块表面缺陷进行高效的检测,满足实际生产需求。

关键词：端口块缺陷检测系统空域频域结合改进YOLOv5 深度学习

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基于达芬奇技术的嵌入式视频监控系统开发

基于达芬奇技术的嵌入式视频监控系统开发

作者：郭磊天津科技大学

学位级别：硕士

随着科学技术的进步,视频监控系统正逐步朝着数字化、网络化、智能化的趋势发展。而达芬奇(DaVinci)技术的出现加速了这一进程的发展。达芬奇技术包括高性能的处理器、高度集成化的开发工具、丰富的功能函数库等,其低成本高灵活性的优... 详细信息

随着科学技术的进步,视频监控系统正逐步朝着数字化、网络化、智能化的趋势发展。而达芬奇(DaVinci)技术的出现加速了这一进程的发展。达芬奇技术包括高性能的处理器、高度集成化的开发工具、丰富的功能函数库等,其低成本高灵活性的优势可以满足大部分数字产品对实时视频的需求,使得其在数字视频方面有着广泛的应用前景。论文基于达芬奇技术,对嵌入式数字视频系统的实现进行了研究与探讨。本文以TI(Texas Instruments,德州仪器)公司的高性能数字媒体DSP(Digital Signal Processor)器件TMS320DM6437为基础,结合三星公司的ARM处理器S3C2440,实现了双CPU的构架。这种双CPU的构架方案充分结合了DSP的运算能力和ARM的系统控制能力,可扩展性好,实用性强。为了使DSP和ARM之间能够高效、稳定地进行数据传输,采用主机接口HPI(Host Port Interface)接口连接,并给出了HPI接口的硬件连线图,详细阐述了Linux下HPI驱动程序的编写流程。系统分为基于DSP的视频处理模块和基于ARM核心的视频传输模块,两模块独立开发调试。本文详尽地描述了视频采集、编码和传输的流程,并对部分关键代码做了说明和注释。视频处理模块主要实现了视频的采集和编码。DSP上的程序开发基于TI的集成开发工具CCS。 DSP上运行TI的实时操作系统内核DSP/BIOS,在此内核中调用编码引擎Codec Engine实现H.264视频编码。视频的传输按照RTP (Real-time Transport Protocol)协议标准,ARM端运行了嵌入式Linux操作系统,并移植了开源的RTP协议库jrtplib,在此基础上实现了视频的传输功能。由于Internet网络带宽的不确定性,为了保证视频传输的流畅,本文使用了根据数据包丢失率自适应调节编码器的编码传输速率的算法。通过RTCP协议报文提供的信息,计算出网络丢包率,调节编码传输速率,实现了网络传输的QoS控制。为了接收ARM端发送的视频,在PC上采用C++编写了实时接收播放的客户端,并利用跨平台的图形库QT编写了界面。最后,对视频传输模块进行了测试,给出了实验结果和视频接收的效果图片。

关键词：达芬奇技术编码引擎 H.264 实时传输协议 Linux驱动 QoS控制

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大型冷却塔风机齿轮故障分析及监控技术研究

大型冷却塔风机齿轮故障分析及监控技术研究

作者：王亚丽天津科技大学

学位级别：硕士

冷却塔风机是石油化工行业中冷却工业循环水的关键技术设备,某石化公司的冷却塔风机减速箱齿轮连续出现齿轮过早失效问题,导致风机无法正常运行,严重影响生产。因此,对冷却塔风机齿轮故障的原因、故障监控技术进行分析研究是很有必要的... 详细信息

冷却塔风机是石油化工行业中冷却工业循环水的关键技术设备,某石化公司的冷却塔风机减速箱齿轮连续出现齿轮过早失效问题,导致风机无法正常运行,严重影响生产。因此,对冷却塔风机齿轮故障的原因、故障监控技术进行分析研究是很有必要的。本文从齿轮失效的机理、齿轮断口宏微观断口分析、加工误差、硬度测试、金相实验、齿轮的强度校核等多个个方面对冷却塔风机齿轮过早失效的原因进行了深入分析。从齿轮设计、加工工艺、热处理、润滑等方面找出了造成冷却塔风机齿轮失效的主要原因。针对这些原因提出了相应的改善措施。针对冷却塔风机齿轮故障出现的原因从多个方面提出改善齿轮过早失效的措施。就齿轮设计因素方面,综合考虑冷却塔风机齿轮特殊的运行环境及其常出现的失效类型重新选择了齿轮变位系数,从而提高齿轮抗点蚀性能、润滑性能。就齿轮加工工艺方面重点研究了齿轮强化技术,提出提高齿面质量的齿轮复合强化技术,渗碳淬火+低温回火+超声喷丸强化。圆弧锥齿轮装配方面提出通过控制尺寸链的方法保证锥齿轮安装精度,严格控制圆柱齿轮加工及装配过程,保证风机齿轮整体装配精度。从而避免因装配误差造成的齿轮啮合误差。针对冷却塔风机齿轮进行弹性流体润滑分析,分析冷却塔风机齿轮啮合过程中,齿轮副的润滑状态,不同工作转速下的最小油膜厚度,由此得到齿轮运转过程中最佳转速范围,推荐使用合适的润滑油的黏度,并提出有效的齿轮润滑及润滑管理策略。对基于振动、噪声的传统齿轮故障监测方法进行了分析研究。由于特定的环境条件,基于振动的监测手段一般智能用于故障发生之后,不能实时有效地监测齿轮故障。故提出基于声发射的齿轮早期故障监控系统和齿轮箱油液在线监控技术。声发射监控系统可有效地监测到齿轮的早期裂纹、磨损等齿轮过早失效的诱因,提醒操作人员对设备进行维护以免出现严重故障。齿轮箱油液在线监控系统实时监测齿轮润滑油的品质、污染情况等,及时避免齿轮因润滑不良而失效。本文的研究结论不仅适用于冷却塔风机齿轮传动,对其他类的齿轮传动也有着一定的参考价值。

关键词：冷却塔风机齿轮传动失效监控

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基于激光雷达的智能汽车障碍物检测技术研究

基于激光雷达的智能汽车障碍物检测技术研究

作者：张博天津科技大学

学位级别：硕士

随着人工智能科技的蓬勃发展,智慧行车技术受到了人们的普遍重视。智能汽车是一个集认知环境、行为规划、多层次辅助行驶等功能为一身的综合体系。环境中障碍物的即时监测,一直是智能车辆环境感知科技领域的研发重心。该文重点研究了基... 详细信息

随着人工智能科技的蓬勃发展,智慧行车技术受到了人们的普遍重视。智能汽车是一个集认知环境、行为规划、多层次辅助行驶等功能为一身的综合体系。环境中障碍物的即时监测,一直是智能车辆环境感知科技领域的研发重心。该文重点研究了基于激光雷达的智能汽车周围障碍物探测等关键技术,系统研究了激光雷达的工作机理,重点研究并完成了激光雷达的内外参标定、收集点云信息、点云信息预处理、周围障碍物检测与分类等任务。主要内容包括:(1)选取激光雷达等设备搭建自动驾驶平台,并完成激光雷达于车体坐标系的标定。使用自动驾驶平台在校园环境中进行数据采集,为下面工作提供数据基础。(2)通过点云处理算法完成障碍物聚类。首先把车身点云去除并导入车体模型,建立Grid Map栅格地图划分ROI区域并使用统计滤波的方法去除噪声点。针对现有算法对倾斜道路中点云的地面分割不足的问题,使用地面平面拟合的算法。地面平面拟合算法把高度值最低的一些点拟合出一个地面平面,并把其余点与拟合地平面的投影距离与设定阈值的比较大小来判别点是否为非地面点。针对经典DBSCAN聚类算法在激光雷达点云数据分布不均匀时障碍物聚类效果较差的问题,提出改进的DBSCAN聚类算法。根据不同距离使用不同的参数,从而提高障碍物点云聚类效果。最后对障碍物点云绘制最小外接包围框。(3)将传统点云处理算法与神经网络连接实现障碍物的分类。将经过传统点云处理算法地面分割后的点云数据通过ROS通讯机制输入到基于Apollo激光雷达感知模块的模型中。实现对周围障碍物分成汽车、自行车和行人的分类工作,并可以检测到障碍物中心与激光雷达的距离。(4)设计校园环境中的直线和弯道路况实验并计算准确率验证了地面平面拟合算法和改进的DBSCAN聚类算法都优于经典算法。设计不同天气条件下的实车实验计算精确率、召回率和F1＿Score验证了障碍物分类算法的可行性和稳定性。

关键词：智能汽车激光雷达点云处理地面分割障碍物聚类目标检测