基于路侧激光雷达的交通目标感知方法与实现

来源 :西安工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaosongshu2009
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
交通目标的准确感知对提升交通监管水平与优化智能交通效率起到至关重要的作用。激光雷达具有抗干扰能力强、空间分辨率高等优点,近年来作为智能交通及车路协同系统的主要传感器部署在路侧,用于交通点云数据的实时采集。由于实际道路场景中的背景点云庞杂冗余以及目标间遮挡现象的存在,同时点云数据也具有近密远疏以及易丢失的特性,导致现有目标感知方法还存在欠精准以及计算量大等问题。因此,本文提出了一种基于路侧激光雷达的交通目标感知方法,并从地平面分割、目标点聚类、交通目标识别与追踪四个主要方面分别展开研究,具体研究内容如下:(1)在地平面分割过程中,针对现有方法无法准确拟合存在坡度变化的实际地平面等问题,首先提出了基于圆柱坐标系的改进扇形栅格模型及最低点代表(LPR)法优化拟合平面所需种子点的选取,然后设计多地平面模型并结合随机采样一致性算法(RANSAC)对各区域地面点分别进行拟合,最后针对各拟合平面判定其连续性以实现地平面的完整分割。实验结果表明,该方法在4种典型道路场景下针对地面点云的分割准确率均达到86%以上,可实现不同道路场景下地平面的准确分割。(2)在目标点聚类任务中,针对单一固定距离阈值难以适应不同距离下的目标以及人工根据经验值反复设定距离阈值等问题,提出了一种改进的欧式聚类算法。该算法首先通过构建三维KDTree数据结构加速聚类过程,其次通过点云分布规律将其所处空间划分为多个聚类区域,最后针对各聚类区域进行距离阈值的自适应计算,完成不同距离下非地面点目标的准确聚类及检测。实验结果表明,该算法运算效率高,相较于其他聚类算法,所改进算法针对不同距离下的目标聚类准确率提升明显。(3)在交通目标识别方面,针对稀疏点云环境下单一特征难以精确区分不同交通目标类别以及分类器选择优化等问题,首先选取了目标空间结构特征、点云纵向轮廓高度序列特征以及点云总体分布特征,并构建为专属于本文交通目标的多维复合特征输入向量。然后采用SVM作为基分类器,并通过Ada Boost算法迭代强化,最后实现了交通目标的分类及识别。经过实验验证,该方法识别的平均准确率为89.2%,相较于标准SVM算法提升了7.3%,且各类别的F1值均超过83%,能够满足目标识别的准确性需求。(4)在交通目标追踪方面,针对目标间存在部分遮挡或因位置变化致使点云形态不断变化,从而导致目标追踪丢失等问题,设计了一种融合点云强度特征的改进最近邻追踪算法。首先通过融合强度特征构建差异度方程,然后计算相邻帧目标间的差异值并生成最近邻关联矩阵,最后将非零最小值所对应的目标关联起来,完成对交通目标的追踪以及目标速度、轨迹等信息的获取。实验结果表明,该算法在60m范围内的追踪准确率达到了89.6%,基本满足追踪任务的准确性需求。本文通过搭建路侧点云数据采集平台并结合DAIR-V2X路端数据集对所提方法进行实验验证,在确保所提出方法实用性的同时提高了各任务模块算法的准确性,优化了算法的计算效率,展现了本文方法的良好效果。具有一定的实际应用价值。
其他文献
全球能源供需紧张,世界各国正在努力实现“碳中和”,发展节能和新能源成为主流趋势。随着电动汽车(EV)的普及以及其本身低污染和无噪音的特性,在全球范围内得到大力发展。但庞大的用户集群倾向于晚间用电高峰期充电,不仅会导致夜间电力需求激增,还会增加用户充电成本。如何制订社区EV充电策略使得EV代理商和EV用户双方的均衡利益最大化是电力系统研究的重要内容。传统的电力系统优化策略往往只考虑到电网侧或需求侧的
学位
由于室内环境复杂且存在较多不确定性干扰因素,基于场强的室内位置感知方法稳健性差、定位精度低,无法满足室内高精度位置感知的需求。针对上述问题,论文将Elman神经网络与生物启发算法联合应用,进行室内位置感知方法的研究,并进行高精度室内位置感知系统定位方法的研究与设计,提高位置感知系统定位精度及稳定性。主要工作内容如下:1.在对指纹室内位置感知实现原理及定位方法分析的基础上,提出基于Elman神经网络
学位
本文以针对方向盘皮套缝纫的双机械臂装置为研究对象,以双机械臂的协同工作为主要研究内容。经过对其控制系统与混合总线结构的设计,搭建了硬件平台以支持双机械臂缝制装置的运动控制,并将轨迹规划技术应用于其中,以期达到更好的效果。最后在PLC编程环境下,设计了运动控制的实现程序及上下位机之间的通讯程序。具体研究内容如下:为了满足方向盘缝纫的需求,针对其缝制特点,本文设计了一个双机械臂缝制系统,并挑选了合适的
学位
大规模的军事战争常常演化为持续时间长、规模较小的局部冲突,而在复杂地形发生的小规模冲突,对士兵的射击质量有着更为严峻的考验。因此进一步发展在训练时所使用的靶标,无疑是提高我军军事力量的重要环节之一。作为评估士兵射击精度和测试毁伤效果的“靶标”,其具有“靶”和“标”两重含义:作为打击对象的“靶”和作为评估标准的“标”,两项功能相互结合才能成为综合作战能力试验测试用的“靶标”。依据海外军事强国的发展经
学位
人脸表情是一种能够表达人类认知、情绪和状态的手段,准确有效的人脸表情识别在促进自然和谐的人机交互中起着重要作用。由于基于图像的二维人脸面部表情识别方法在很大程度上受到光照和姿态变化的限制,近年来基于三维点云的人脸面部表情识别受到越来越多的关注。本文研究如何基于三维空间点集的深度特征识别三维人脸表情。主要研究工作如下:(1)研究了三维人脸表情的有效表征方式。传统的人脸表情识别工作中往往采用人工设计特
学位
位置敏感探测器(PSD)是一种光能/位置转换器件,具有响应快、分辨率高、成本低等诸多优点,在目标定位跟踪领域得到了广泛应用。但传统PSD应用在目标定位跟踪系统中模拟电路占比太高,导致系统跟踪精度和抗干扰能力不足。针对此问题,本文以光电跟瞄系统在模拟战场环境中的应用为背景,采用数字化信号处理电路和跟踪伺服控制模块研制基于PSD的数字化目标定位跟踪系统。主要研究内容如下:(1)分析了PSD的性能指标、
学位
电推进系统作为电动飞机的动力系统,其效率在有限的电池下决定着飞机的航行时长,成为了研究热点。但电推进系统在实际工作中工况较为复杂,复杂的工况将导致系统的转速、转矩等呈宽范围波动,进而在固定母线电压的电推进系统下造成大范围的效率波动。同时电推进系统是以锂电池、氢燃料电池等电能作为供能手段,相比于锂电池,氢燃料电池能量密度更大,可使飞机航程更远。因此以氢燃料电池作为供能方式的氢动力电推进系统更符合电动
学位
二维码作为一种标签,由于其存储量大,译码信息可靠性强,识别速度快,被广泛的应用到工业检测领域。在产品动态检测过程中,图像采集设备与产品之间会产生相对运动,导致二维码发生运动模糊现象,加大了系统识别难度,降低了实时性,如何高效的读取二维码信息尤为重要。本文针对利用传统PC平台实现二维码的识别存在体积大、功耗高、实时性差的问题,设计了一种基于ZYNQ嵌入式平台的高速环境下二维码采集与识别系统,通过系统
学位
随着新型冠状病毒疫情的爆发,全球在一次性口罩和医疗防护服等医用防护纺织品的需求日益增多,用于加工大型宽幅产业用布和产业用网的定型机械设备也变得越来越重要。定型机是用于织布定型的机械设备,即定型化纤、丝织物以及棉纱等纺织材料,在一定压力和温度下经过定型整理的原材料有利于后续的成品加工。本课题针对传统定型机设备在定型整理织物的过程中存在的精度不高和自动化水平较低的问题,对定型机控制系统进行研究和设计。
学位
姿态传感器作为高性能姿态测量仪器,已经在工业制造、康复检测、空间探测等各领域得到广泛应用,其由加速度计、陀螺仪等惯性器件组成,其输出数据由加速度计及陀螺仪融合解算得到,本文针对加速度计与陀螺仪数据融合时存在的空间统一问题、时间同步问题展开研究,旨在提高其动态输出精度。本文主要研究内容包含以下几个方面。1.为了解决姿态传感器标定中存在的空间统一问题,首先确定了姿态传感器的机体坐标系,并利用四元组法对
学位