基于改进Mask Scoring R-CNN的道路标识线检测与分割方法研究

来源 :北京建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:solarshu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
交通安全一直是关乎国民生命健康的热议话题,先进驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance System,ADAS)能够在关键时刻为道路上的交通参与者提供安全保障。道路标识线的精准检测与分割,是实现辅助驾驶甚至完全自动驾驶较为关键的一环。不同于一般物体,道路标识线几何形状、颜色较为单一,同一个标识线在不同的影像数据中的体积差异较大,在不同角度下的形状差异也较为明显,加之道路环境场景多变,昏暗或者高眩光的场景会大大增加检测与分割的难度,这些问题一直都是道路标识线检测中的重点和难点。但现有道路标识线检测与分割算法并不理想,因此,本文针对这一热点问题开展研究。论文基于目前较为先进的Mask Scoring R-CNN算法进行改进,主要工作及创新点如下:(1)针对道路标识线识别速度慢以及不同类别、不同角度的标识线识别精度不高的问题,在主干网络中将常规卷积替换为可切换空洞卷积(Switchable Atrous Convolution,SAC),并添加额外的可变形卷积(Deformable Convolutional Networks,DCN)。可切换空洞卷积减少了卷积操作中的参数,改善了像素信息冗余;可变形卷积的加入解决了同一物体在不同场景角度未知时,引起的检测难的问题。对比实验表明该方法能够更好的从特征图提取特征,对于不同形状角度的标识线识别更具有鲁棒性。(2)针对一些标识线体积较小且比较模糊导致的漏检、误检等问题,在特征金字塔网络(Feature Pyramid Networks,FPN)中增加自底而上的特征融合支路、特征聚合和增强模块。采用路径聚合网络(Path Aggregation Network,PANet)里的特征融合支路,旨在解决模糊路标与小路标所引起的特征少,且在处理过程中边缘特征丢失的问题,增强基于提议的实例分割框架中的信息流;而平衡特征金字塔(Balanced Feature Pyramid,BFP)主要解决道路标识大小不一,致使在特征融合方面会出现采样不平衡的问题。这两项改进能够更好的利用浅层的细节特征和高层的语义特征。文中采用了相同的真实场景在本文算法中和其它道路标识检测算法中进行了实验,并把实验结果进行了综合分析与对比,实验表明本文改进的道路标识线检测与分割的算法的性能优于其它算法。(3)针对实际道路中,高眩光以及低光照场景中识别精度低的问题,通过图像增强的方式对特殊场景进行数据的预处理。具体地,通过基于概率热图的数据增强与扩充方法,防止冗余的增强,使得增强的结果更符合真实世界的先验知识;通过Enlighten GAN的方法,对低光照场景中的暗处进行局部光照增强。对比实验表明了这两项改进可以从数据层面根本地降低特殊场景下的标识线识别精度不高的问题。上述所提出的三点均针对Cey Mo同一数据集进行实验,在(1)、(2)两部分工作中,整体算法识别精度达到了67.5%,提高了7.1%,其中对复杂场景的道路标识线和体积较小的道路标识线的检测效果提升较为明显,分割精度分别为提高了3.2%与4.1%。在(3)的工作中,数据处理前后的整体分割精度提高了10.6%。实验结果及数据表明,本文的方法可以较好地解决道路标识线的检测与分割问题,具有一定的理论与实际应用价值。
其他文献
大力发展轨道交通是中国解决当前大城市交通问题的趋势,所以现在各地纷纷建立了覆盖市区的轨道交通网络,轨道交通站点周边也因此成为了一个特殊的建成环境。而以往的停车配建策略主要针对单一性质用地,对于站点区域的要求比较粗略,没有考虑站点差异化、出行替代以及土地性质转变等相关因素的影响,一定程度上导致了该区域的停车空间供应不均衡问题。因此,制定适宜轨道交通站点周边区域的停车空间优化策略迫在眉睫。在共享理念的
学位
在《“十四五”现代能源体系规划》中提出,我国将使可再生能源发电成为主题电源,新型电力系统建设取得实质性成效,加快配电网改造升级,推动智能配电网、主动配电网建设,提高配电网接纳新能源和多元化负荷的承载力和灵活性。在此背景之下,我国电力消费在终端能源消费的占比将进一步提高,电网负荷波动也会更大,为了使电力系统安全稳定运行,有必要对典型建筑及区域的负荷波动特征进行研究。负荷波动特征分析最基础的工具就是负
学位
轨道交通已成为当今我国人民出行和货物运输的主要形式,其安全隐患会随着运营时间和里程的增加而增加。铁路沿线彩钢房作为铁路运行环境外部的典型隐患建筑物,不进行定期检测和及时处理会造成铁路停运和人员伤亡等安全事故。目前铁路沿线彩钢房的检测方法主要以铁路工务段人员人工巡检为主,但是由于铁路沿线外部环境复杂且空间辽阔等因素,以人工巡检的方式进行彩钢房检测具有效率低、检查视角有限等缺点,并且缺少自动化的数据记
学位
随着我国经济建设快速发展,公路里程和汽车保有量飞速增长,截至2020年,重载货车数量超过了840万辆,而我国等级道路基层主要由半刚性材料组成,难以抵御重车碾压带来的坑槽、块裂、反射裂缝等路面病害。目前,级配碎石、沥青碎石等柔性基层越来越多应用到高等级道路中,课题组开发的基层材料由大粒径嵌锁式级配碎石(简称IGSB)和大粒径嵌锁式沥青稳定碎石(简称ATSM)组成,具有承载力高,整体性好,有效防止反射
学位
随着我国建筑信息化的发展,建筑设计行业进入转型期。建筑设计行业对BIM技术的需求更加迫切,BIM业务的市场竞争日渐激烈。建筑设计企业如何充分利用BIM技术,开拓BIM业务,制定BIM业务竞争策略和实施保障措施,是每个建筑设计企业保持市场竞争力必须研究的重点内容。本文对GY设计院BIM业务进行研究,首先对外部环境进行研究分析,并对设计院内部环境中BIM业务的特征、发展及实施等情况进行梳理,对目前存在
学位
随着现今世界中化石能源的大量使用,产生了一系列全球气候变化问题。因此,加快能源结构的转型已成为全世界的共识。在我国,节能减排、优化能源结构亦是解决雾霾等环境恶化问题的基本国策。经过多年的调整,我国一次能源消费结构中天然气的占比虽然已提升至8%左右,但仍与世界平均水平相距较远。故此,我国未来进一步提升清洁能源占比的措施势在必行。近年来,我国城市天然气管网已经过快速发展期,一线城市的天然气用户数量已日
学位
动态变形监测是大型工程结构安全运营与维护的重要保障,也是及时诊断与预警结构异常的重要依据。然而,大型工程结构的动态变形监测仍然存在监测精度不足与特征参数提取不完备性的问题。本文针对MEMS IMU动态变形监测模型及应用展开了较为详细、系统的研究,内容涵盖了基于变分模态的变形监测数据重构方法、VMD-HHT动态变形特征提取模型、GNSS辅助加速度计频域积分算法、位移变形与扭转变形相关性分析、基于Ma
学位
滚动轴承作为工业设备的关键部件之一,在服役时发生故障将对设备的性能以及利用率产生较大影响,甚至引发安全事故。因此,对滚动轴承故障进行有效、准确的诊断十分必要。含有故障的滚动轴承信号由于其复杂性给用于判断故障的特征选取带来一定的困难,虽然目前故障特征选取的方法较多,但在传统故障特征选取方法中,由于参数需要人工选择等影响带来的局限性,使故障表征的选择过程存在陷入鞍点,无法达到全局最优等问题,最终影响轴
学位
城市地下轨道交通的修建不仅能够解决城市地面交通的问题,还能起到节约土地资源保护坏境的作用。地铁车站多处于城市中心区域,周边环境复杂,为了在地下水丰富且地上建筑物密集的条件下完成施工,PBA工法应运而生。尤其是PBA工法的关键施工工序在一定程度上决定了整个工程能否顺利完工。因此,本文以北京地铁16号线某地铁车站为依托,通过理论分析和数值模拟开挖、支护过程,首先对PBA群洞开挖的时空效应进行分析。然后
学位
气候变化问题日趋严重,大量排放二氧化碳所导致的一系列环境问题正在影响着人们的正常生活。随着我国“碳达峰”与“碳中和”目标的提出,农村地区的能源低碳转型问题日益被国家政府所重视。在我国的能源消耗占比当中,建筑领域能源消耗占社会总能耗的比重越来越大,而且建筑全过程产生的二氧化碳占比接近全国总碳排放的二分之一。当前我国农村地区正在广泛的开展清洁能源建设工程,推广使用新型的清洁能源将不仅可以降低部分碳排放
学位