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复杂环境下基于RRT的智能车辆运动规划算法 被引量:95
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作者 杜明博 梅涛 +4 位作者 陈佳佳 赵盼 梁华为 黄如林 陶翔 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2015年第4期443-450,共8页
在存在大量无规则障碍物且障碍物分布不均匀的复杂环境下,现有规划算法不能很好地解决智能车辆的运动规划问题.为此,本文提出了一种简单实用的基于RRT(快速搜索随机树)的运动规划算法——连续曲率RRT算法.该算法在RRT框架中结合了环境... 在存在大量无规则障碍物且障碍物分布不均匀的复杂环境下,现有规划算法不能很好地解决智能车辆的运动规划问题.为此,本文提出了一种简单实用的基于RRT(快速搜索随机树)的运动规划算法——连续曲率RRT算法.该算法在RRT框架中结合了环境约束以及车辆自身的约束.它首先引入了目标偏向采样策略以及合理的度量函数,大大地提高了规划速度和质量;接着提出了一种基于最大曲率约束的后处理方法以生成平滑的且曲率连续的可执行轨迹.通过仿真实验和实车测试,证实了该算法的正确性、有效性和实用性. 展开更多
关键词 运动规划 智能车辆 快速搜索随机树 曲率约束
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基于双轮廓同步跟踪的果树枝干提取及三维重建 被引量:11
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作者 贺磊盈 武传宇 杜小强 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期182-189,共8页
自适应果实振动收获是利用机器视觉技术识别果树的几何参数,从而分析其动力学特性并用来自动调整振动设备的参数,达到高效低损伤的作业目的。该文以自然生长的无叶山核桃树为研究对象,根据果实自适应振动收获方式的需要,研究了一种基于... 自适应果实振动收获是利用机器视觉技术识别果树的几何参数,从而分析其动力学特性并用来自动调整振动设备的参数,达到高效低损伤的作业目的。该文以自然生长的无叶山核桃树为研究对象,根据果实自适应振动收获方式的需要,研究了一种基于双轮廓同步跟踪提取果树枝干并利用双目视觉技术进行三维重建的方法。首先结合自适应阈值分割算法和轮廓跟踪技术提取果树枝干区域,细化后得到枝干骨架并用二叉树结构描述。然后根据极线约束和拓扑结构建立双视图中树枝的对应关系。考虑到果树树枝形状的连续性,在三维重建过程中引入了曲率约束,从而提高了重建的效果。最后利用植物学的营养管道输送模型,结合线性回归方法参数化树枝半径。试验结果显示,重建的三维果树枝干形态与真实果树在视觉上很接近,估计的半径与测量半径之间的相对误差小于9%。该研究可为果树动力学模型的创建提供树体的3D结构参数,从而为果实的自适应振动收获技术提供参考。 展开更多
关键词 机器视觉 模型 线性回归 三维重建 轮廓跟踪 二叉树结构 曲率约束
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有障碍区域的多无人机多目标点路径规划 被引量:11
3
作者 肖春晖 邹媛媛 李少远 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第4期46-52,共7页
主要讨论了有障碍区的多无人机多目标点的路径规划问题.采用Dubins模型满足无人机的曲率约束,建立了含有混合变量的多约束优化问题,通过改进的遗传算法对优化问题进行求解,得到了满足基本约束条件的无人机遍历顺序和航向角,并确定了每... 主要讨论了有障碍区的多无人机多目标点的路径规划问题.采用Dubins模型满足无人机的曲率约束,建立了含有混合变量的多约束优化问题,通过改进的遗传算法对优化问题进行求解,得到了满足基本约束条件的无人机遍历顺序和航向角,并确定了每个无人机的Dubins路径;给出了确定路径进入障碍区的检测方法,采用Dubins-快速扩展随机树算法对进入障碍区域的路径进行调优,得到了满足障碍约束条件的优化无人机路径.通过仿真算例对比实验,证明了所提算法的有效性. 展开更多
关键词 曲率约束 障碍区域 多目标点路径规划 遗传算法
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满足曲率约束的B样条曲线连续路径平滑方法 被引量:9
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作者 张跃明 薛奇 纪姝婷 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期59-65,72,共8页
为避免全局路径规划中出现的路径不连续和不平滑,提出了基于三次准均匀B样条曲线的路径平滑算法.基于德布尔三角递推方法,设计了区间模式下的扇形输出算法(FA).通过与传统递推算法对比,FA算法可提高38%的运行效率.在FA算法的基础上,结... 为避免全局路径规划中出现的路径不连续和不平滑,提出了基于三次准均匀B样条曲线的路径平滑算法.基于德布尔三角递推方法,设计了区间模式下的扇形输出算法(FA).通过与传统递推算法对比,FA算法可提高38%的运行效率.在FA算法的基础上,结合曲线曲率与角度构成的映射关系,系统研究了角度变化对分布系数的影响.提出角度变化下的控制点增加方式,建立了移动机器人运动学模型,以路径最大曲率约束条件优化初始控制折线路径.研究结果表明:在满足准均匀B样条曲线的性质下,平滑路径可实现C^(2)连续.以轮式移动机器人为对象进行仿真和实验,验证了所提出算法的有效性. 展开更多
关键词 路径规划 路径平滑 B样条曲线 曲率约束 C^(2)连续
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基于曲率约束的点云分割去噪方法 被引量:10
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作者 张玉存 李亚彬 付献斌 《计量学报》 CSCD 北大核心 2020年第10期1218-1225,共8页
在点云去噪处理过程中,为提高对曲率变化较大区域的去噪效果,提出基于曲率约束的点云分割去噪方法。该方法通过曲率约束点云数据使模型特征得到有效保持,构建噪声光顺的映射函数使得噪声点回归光顺,能够避免使用传统滤波对点云数据模型... 在点云去噪处理过程中,为提高对曲率变化较大区域的去噪效果,提出基于曲率约束的点云分割去噪方法。该方法通过曲率约束点云数据使模型特征得到有效保持,构建噪声光顺的映射函数使得噪声点回归光顺,能够避免使用传统滤波对点云数据模型产生过光顺,对后续处理奠定一定基础。实验表明,该方法相对于双边滤波能够有效地保持模型的特征,保留模型边缘信息,去除噪声效果更为明显。 展开更多
关键词 计量学 点云去噪 曲率约束 映射 回归光顺
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自适应Harris角点提取的点云粗配准算法 被引量:9
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作者 王丞 田暄 +1 位作者 郭瑞 张玉龙 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期33-44,共12页
针对传统3D-Harris角点提取算法中,Harris算子使用降维后的缺失几何信息、角点提取时响应值计算量大且耗时长、特征点对匹配精度不高以及需要手动设定角点响应阈值等问题,提出了一种完整而高效的Harris角点自适应特征描述、提取和匹配... 针对传统3D-Harris角点提取算法中,Harris算子使用降维后的缺失几何信息、角点提取时响应值计算量大且耗时长、特征点对匹配精度不高以及需要手动设定角点响应阈值等问题,提出了一种完整而高效的Harris角点自适应特征描述、提取和匹配的点云粗配准算法。引入正交梯度算子对传统Harris算子和自相关函数进行改进;利用点云曲率约束实现角点的自适应筛选与提取,减少角点响应值的计算量;构建角点几何结构的特征描述子,结合阈值检测和描述子匹配,将角点匹配对集合进行扩展,从而完成源点云和目标点云之间粗配准;将所提算法得到的配准结果作为精配准初始值,利用迭代最近点算法实现精配准。与对比算法在公开数据集上进行实验比较,结果表明:所提算法的特征正确提取率为0.93,正确率最高;提取时间为7.63 s,效率最快;所提算法结合精配准步骤在实验数据集上的旋转误差、平移误差和运行时间均为最低,配准效果最佳。 展开更多
关键词 点云粗配准 HARRIS算子 角点响应 曲率约束 特征描述子
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面向曲率及边界距离约束的弯曲管道内路径规划
7
作者 代煜 赵煜 +2 位作者 尹晶晶 李睿 张建勋 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1010-1021,共12页
弯曲管道结构是工业探测或医用诊察中常见的一种场景,传统机器人的路径规划大多基于管道中心线的提取,而忽略了在狭窄空间中作业的真实参数约束,易使得作业工具末端受到弯折或挤压,影响作业效率,增加作业风险.针对以上问题,提出了一种... 弯曲管道结构是工业探测或医用诊察中常见的一种场景,传统机器人的路径规划大多基于管道中心线的提取,而忽略了在狭窄空间中作业的真实参数约束,易使得作业工具末端受到弯折或挤压,影响作业效率,增加作业风险.针对以上问题,提出了一种面向真实曲率和边界距离参数约束的路径规划方法,在可视化的三维模型中生成管道的中心稠密点集,针对该点集提出两步走的空间特征点识别策略.在选定作业路径的初始点、终止点后,依据邻近点间的曲率均值、极值及差分关系识别曲率极值点、分段点,通过对粗扫描特征点的遍历进一步识别出拐点和宽域节点以及过密点.将识别出的特征点作为型值点,反算得到NURBS曲线及对应插值点的曲率值,通过模型切片搜索得到曲线插值点的边界距离不合格点集.将极值点添加至特征点集中,再通过搜索得到的曲率不合格点集,将极值点进行拟合圆调整至后更新特征点集、在完成自适应轮次的特征点迭代后,检测并标记为空或连续不变的全区间参数不合格点区间集.实验结果证明:弯曲圆柱仿真模型和CT重建肾腔模型的规划路径经由迭代分别满足曲率10 mm^(-1)、8 mm^(-1)的约束.同时最短距离的全区间检测及标记结果也表明本文方法可以在满足曲率要求的前提下尽可能不碰撞管道内壁,验证了本文方法的有效性和可行性. 展开更多
关键词 路径规划 弯曲管道 NURBS曲线插值 特征点识别 曲率约束 边界距离约束
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融合角点检测的点云配准研究
8
作者 宋庆军 高义强 +2 位作者 姜海燕 来庆昱 王晓双 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2024年第5期17-20,共4页
为提高点云配准效率,提出一种基于点云曲率信息的Harris角点提取算法,通过引入曲率约束,对传统Harris角点提取做出改进;计算每个点的曲率值并与整幅点云的平均曲率作比较,保留曲率值大于平均曲率的点云,实现对配准价值较低的点的剔除,... 为提高点云配准效率,提出一种基于点云曲率信息的Harris角点提取算法,通过引入曲率约束,对传统Harris角点提取做出改进;计算每个点的曲率值并与整幅点云的平均曲率作比较,保留曲率值大于平均曲率的点云,实现对配准价值较低的点的剔除,为后续点云配准减少计算量;构建所提取角点之间的特征匹配,结合采样一致性(sample consensus initial alignment, SAC-IA)粗配准和正态分布变换(normal distributions transform, NDT)精配准,寻找最优的变换矩阵,实现源点云和目标点云的重合。通过比较不同算法在公开数据集上进行实验验证,结果表明该方法对复杂点云、多拐点点云都有较好的表现,对初始位置相差较大的点云也有良好的适用性。 展开更多
关键词 机器人视觉 曲率约束 角点检测 矩阵变换 点云配准
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混合编码差分进化算法求解含邻域Dubins旅行商问题(英文) 被引量:4
9
作者 辛斌 陈杰 +1 位作者 徐冬玲 陈玉旺 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期941-954,共14页
含邻域Dubins旅行商问题(DTSPN)是一个具有挑战性的混合变量优化问题,它源于Dubins车的运动规划,例如轨迹受曲率约束的高速飞行器.本文在对DTSPN的相关研究进行综述的基础上,提出两种混合编码差分进化算法来有效求解DTSPN,这两种算法分... 含邻域Dubins旅行商问题(DTSPN)是一个具有挑战性的混合变量优化问题,它源于Dubins车的运动规划,例如轨迹受曲率约束的高速飞行器.本文在对DTSPN的相关研究进行综述的基础上,提出两种混合编码差分进化算法来有效求解DTSPN,这两种算法分别采用完整编码方案和部分编码方案.完整编码差分进化算法在整个解空间中搜索最优的Dubins路径,有利于充分探索搜索空间.通过对Dubins车在相邻两点间移动时的终端朝向进行松弛,本文提出一种部分编码差分进化算法,在解的质量和计算时间方面实现了较好的权衡.比较性计算实验包含两种差分进化算法以及现有文献中的两种先进DTSPN算法,实验结果表明基于终端朝向松弛和部分编码的差分进化算法能够以较小的计算代价得到DTSPN的高质量解,明显优于其他算法. 展开更多
关键词 Dubins车 路径规划 曲率约束 含邻域Dubins旅行商问题 差分进化
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基于曲率约束的服装工业样板分割线提取方法
10
作者 蔡晓秋 《兰州文理学院学报(自然科学版)》 2021年第4期54-58,共5页
为了对曲率约束的服装工业样板分割线实施高分辨率捕捉,提出一种基于曲率约束的服装工业样板分割线提取方法.通过高斯函数对各个采样点进行加权,计算每个采样点的最近邻点集,利用双三次B样条曲面的最小拟合邻域点集构造近似原始曲面,并... 为了对曲率约束的服装工业样板分割线实施高分辨率捕捉,提出一种基于曲率约束的服装工业样板分割线提取方法.通过高斯函数对各个采样点进行加权,计算每个采样点的最近邻点集,利用双三次B样条曲面的最小拟合邻域点集构造近似原始曲面,并根据参数曲面估计曲率.结合曲率估计,对三维模型网格顶点的凹区域进行划分,由曲率值确定凹区域顶点连接边的权值,以最小权边作为细化算法的起始边,采用细化策略得到三维模型的分割线.测试结果表明,相比传统方法,所提方法能更加精准地提取服装工业样板分割线. 展开更多
关键词 曲率约束 服装工业样板 分割线提取方法
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方向预测搜索与边缘曲率约束的直线段提取方法
11
作者 苗锡奎 张恒伟 +2 位作者 胡启立 刘小虎 柴国庆 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第8期95-100,共6页
为去除图像中与直线检测无关的边缘点,获取完整的直线边缘,准确提取直线段特征,提出一种方向预测搜索与边缘曲率约束的直线段提取方法。利用双阈值方法检测目标边缘点以跟踪边缘轮廓;利用最近跟踪产生的边缘点中含有的方向信息预测下一... 为去除图像中与直线检测无关的边缘点,获取完整的直线边缘,准确提取直线段特征,提出一种方向预测搜索与边缘曲率约束的直线段提取方法。利用双阈值方法检测目标边缘点以跟踪边缘轮廓;利用最近跟踪产生的边缘点中含有的方向信息预测下一边缘点的搜索方向,在边缘断裂处采用深度优先搜索方式在预测方向上跨越断裂点继续搜索边缘点,有效避免分岔路径错误选择,保证获得更加完整的边缘轮廓;利用边缘曲率约束和长度约束在边缘轮廓中提取直线段边缘点;利用直线段边缘点拟合直线,并从全局角度合并离散直线段得到最终的直线段。实验结果表明,该方法能有效处理边缘的断裂和分叉,准确提取出更完整的直线段和端点信息,并且具有较快的运算速度,性能优于现有的典型直线段提取方法。 展开更多
关键词 边缘检测 方向预测搜索 曲率约束 直线段提取 边缘拟合
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逆向工程中散乱点云变尺度配准算法研究 被引量:11
12
作者 林洪彬 刘彬 张玉存 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第14期1-6,12,共7页
针对传统散乱点云配准算法收敛区间与配准精度之间的矛盾,提出一种变尺度点云配准算法。构造一种基于重合点计数点云配准测度函数;对测度函数的高斯平滑过程进行研究,并对尺度参数对测度函数性能的影响规律进行分析;根据测度函数在大尺... 针对传统散乱点云配准算法收敛区间与配准精度之间的矛盾,提出一种变尺度点云配准算法。构造一种基于重合点计数点云配准测度函数;对测度函数的高斯平滑过程进行研究,并对尺度参数对测度函数性能的影响规律进行分析;根据测度函数在大尺度参数下平滑但存在极值偏移,在小尺度参数下全局极值位置精确但存在局部极值的特点,提出一种尺度参数可变的散乱点云配准算法;借鉴模拟退火算法的思想,通过对比选定Lundy退化策略作为算法的尺度衰减策略;采用曲率约束进行控制点筛选并利用快速高斯变换进行测度函数值的计算以提高算法效率;利用合成数据和实测数据进行对比试验,结果基于变尺度策略的散乱点云配准算法具有更加广泛的收敛区间和更高的配准精度。 展开更多
关键词 散乱点云 变尺度配准 曲率约束 快速高斯变换
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薄砂岩储层内部不连续性检测技术 被引量:3
13
作者 肖湘 尹成 +2 位作者 彭达 丁峰 张栋 《石油物探》 CSCD 北大核心 2022年第4期635-646,共12页
利用常规的相干类属性与蚂蚁追踪组合技术所获取的不连续性信息,难以满足油田对于河流相和三角洲相薄砂岩储层精细剖析的需求。为了更好地检测薄砂岩储层内部不连续性,首先利用对薄砂岩储层变化更加敏感的均方根振幅属性计算灰度共生矩... 利用常规的相干类属性与蚂蚁追踪组合技术所获取的不连续性信息,难以满足油田对于河流相和三角洲相薄砂岩储层精细剖析的需求。为了更好地检测薄砂岩储层内部不连续性,首先利用对薄砂岩储层变化更加敏感的均方根振幅属性计算灰度共生矩阵的均质性统计量,初步得到薄砂岩储层的不连续性特征数据;然后根据其不连续性结构的展布特点,运用路径弯曲度约束人工蚂蚁的移动方向,优化蚁群算法的平面增强效果,达到压制干扰信息、突出不连续性特征的目的;最终形成更适应薄砂岩储层不连续性检测的组合技术。模型和实际工区数据的应用结果表明,采用上述组合技术能较好地识别薄砂岩体的边缘以及其内部的小尺度不连续性结构,说明了该技术对薄砂岩储层内部不连续性检测的有效性,并且其检测结果能用于提升砂岩厚度预测精度,为后续的砂体内部结构精细刻画提供技术支持。 展开更多
关键词 地震属性 均质性 弯曲度约束 蚁群算法 不连续性特征 薄砂岩储层 储层不连续性
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基于曲率约束因子与边缘加权法则的图像修复算法 被引量:3
14
作者 韩栋 王春华 《西南师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第3期95-100,共6页
针对当前较多图像修复算法主要通过对图像块进行方差和度量的方法来完成图像修复,忽略了图像块的显著边缘特性,使得修复图像容易出现模糊效应以及不连续效应等不良现象,导致算法修复性能不佳的不足,提出了基于曲率约束因子耦合边缘加权... 针对当前较多图像修复算法主要通过对图像块进行方差和度量的方法来完成图像修复,忽略了图像块的显著边缘特性,使得修复图像容易出现模糊效应以及不连续效应等不良现象,导致算法修复性能不佳的不足,提出了基于曲率约束因子耦合边缘加权法则的图像修复算法.首先,通过像素点的等照度线方向构造曲率约束因子,对数据项进行约束,形成优先级度量函数,利用优先级度量函数选取优先修补块;然后,利用像素点的均值之差构造像素自相关模型,对样本块的大小进行了调整;最后,以样本块显著边缘为约束,构造了边缘加权模型,通过边缘加权模型联合SSD(sum of squared differences)模型建立了边缘加权法则,对最优匹配块进行搜索,用于对待修补块进行修复.仿真实验结果表明,与当前图像修复算法相比,本文设计的图像修复算法修复的图像具有良好的视觉效果. 展开更多
关键词 图像修复 曲率约束因子 像素自相关模型 显著边缘 边缘加权模型 边缘加权法则
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