yuzha9785的博客

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随着汽车保有量的增长,越来越多的道路交通事故也给社会和人民造成了巨大的损失。其中,汽车驾驶人的危险驾驶行为是导致道路交通事故频频发生的主要原因。无人驾驶汽车因其无需人类驾驶操纵的特点具有广阔的应用前景。在无人驾驶汽车的行驶过程中,如何实时、鲁棒地提取行驶环境信息,以及在获得信息的基础上进行合理的运动决策是实现其安全、高效自主驾驶的关键,也是无人驾驶汽车研究中的难点和热点。论文依托国家自然科学基金重大研究计划项目(90920305)“无人驾驶车辆智能测试环境研究与开发”和中央高校基金创新团队项目(CHD2011TD006)“基于视觉信息的无人驾驶智能车辆关键技术研究”对无人驾驶汽车环境信息提取及运动决策方法展开研究,以实现无人驾驶汽车安全、高效、智能地行驶。本文的研究内容主要包括:(1)视觉图像数据采集模型和预处理研究。以无人驾驶汽车坐标系作为约束条件,建立视觉图像数据采集模型;针对图像采集质量易受行驶环境影响而造成特征难以提取的问题,研究多尺度Retinex图像增强算法和传统中值滤波算法的改进优化算法,并进行静态离线对比试验。(2)针对复杂道路环境下车道标线检测算法鲁棒性较差的问题,提出面向图像像素点的改进道路图像分割方法以深度挖掘车道标线轮廓信息;在此基础上提出基于抽样行双向扫描和成像模型约束候选特征点相结合的车道标线检测优化算法。为了实现车道标线检测与跟踪模块的有效切换,建立置信度判别模块和失效判别模块。(3)针对非结构化道路边界检测效率和鲁棒性之间难以平衡的问题,提出一种基于置信概率的分块分类方法提取道路边界的特征点,在此基础上运用改进的最小二乘法完成非结构化道路模型参数求解,并进行静态离线对比试验。(4)针对无人驾驶汽车对前方车辆识别定位准确性及稳定性要求高的问题,提出一种基于视觉传感器和64线三维激光雷达信息融合的前方车辆识别算法。通过融合64线三维激光雷达提取的障碍物位置信息,确定图像中前方车辆的感兴趣区域;以类Haar-HOG融合特征作为目标车辆描述方法,采用AdaBoost算法离线训练获得的级联分类器进行前方车辆辨识;对因遮挡问题未被识别出前方车辆的感兴趣区域,提出基于激光雷达坐标系下位置关系信息的再确认方法。(5)无人驾驶汽车运动决策建模方法研究。以宏观行驶规划为前提,在环境信息提取的基础上,结合无人驾驶汽车的自身运动状态,对其在微观动态交通环境下的两类基本运动模式进行深入研究,设计无人驾驶汽车运动模式的决策条件及对应目标量;在此基础上建立基于决策树的运动决策模型;最后,通过构建微观动态交通仿真环境对其进行合理性验证。(6)搭建基于上位机组件的无人驾驶汽车平台,并对其广义视觉传感系统参数进行标定,在此基础上进行道路试验,以验证论文提出的环境信息提取方法的有效性和运动决策模型的合理性。

全景图像拼接是将多幅有重叠区域的图像拼接成全视角360o的平面图像。全景图像拼接技术是一种基于图像绘制技术、图像处理及计算机几何学等多领域的综合技术，由于对硬件要求低，真实感较好等优点，是目前虚拟现实、三维重建等的重点研究方向。鱼眼图像是通过在相机上安装超广视角的鱼眼镜头所拍摄，具有视域广，一次成像为非线性图像的特点，比普通视觉图像拼接所需的原图像少，效率高，但拼接难度大。 本文介绍了鱼眼图像拼接技术的研究背景、应用领域。重点研究了图像拼接技术中的鱼眼桶形畸变校正、投影变换理论、SIFT匹配以及图像融合等技术，对比分析了它们的理论基础、实现方式、运算性能以及还有的不足。 鱼眼图像形变严重，首先需要校正为符合人类视觉的线性图像。针对传统的经纬度校正法还存在一定拱形失真的问题，本文提出了渐进方程校正法，此方法不考虑用镜头参数来构建复杂的投影模型，完成鱼眼图像的校正，单帧图像视觉效果较好且更利于拼接；针对多帧图像的拼接问题，考虑到鱼眼图像的特点，只截取每帧图像的部分区域进行定位匹配，在此区域进行SIFT特征的全景图像拼接，运算量比全局SIFT算法大幅减少，耗时相应降低；为生成实际景物连贯的全景图像，本文采用柱面投影变换，为了解决投影变换后图像产生阶梯现象，文中对比了几种常用算法，并采用双线性插值算法有效解决该问题；在图像融合过程中，分析比较了几种经典算法，选择渐入渐出融合算法对待拼接的图像进行处理，使得拼接后图像重叠区域过渡平滑，基本实现无缝拼接，在图像处理的速度和效果达到一定的均衡。 最后，为了便于全景图像的理解和观察，本文还设计了全景柱形环绕浏览人机交互界面，实现了垂直180o，水平360o空间的动态环绕视觉观察。