基于聚类和距离的大数据集离群点检测算法

针对已有的基于距离的离群点检测算法在大数据集上扩展性差的问题,提出了基于聚类和距离混合的大数据集离群检测算法.算法第一阶段采用层次聚类和k-means混合的层次k-means算法对数据进行聚类,并按照一个启发式规则对其进行排序.第二阶段在聚类的结果上采用嵌套循环算法进行离群检测,并通过两个剪枝规则进行高效舅枝,减少了离群检测时数据点之间距离计算的次数.理论分析和实验结果证明了算法的可行性和效率.     

基于聚类离群因子和相互密度的离群点检测算法

针对大多基于聚类的离群点检测算法往往需要人工输入参数,对于不同的数据集很难选择一个合适参数的问题,将无参数的基于自然邻居的离群点检测算法的自然邻居搜索算法和密度峰值聚类算法相结合,提出一种基于聚类离群因子和相互密度的离群点检测算法。该算法使用相互密度和γ密度构造决策图,将γ密度异常大的样本点作为聚类中心进行聚类,最后根据聚类的离群因子找出离群聚类边界检测离群点,该算法不需要人工输入参数。在模拟数据集和真实数据集下进行了实验,证明了所提算法能很好地进行聚类和离群数据的挖掘。     

一种结合高斯统计的点云引导滤波算法

针对三维信息采集设备得到的点云中含有噪声点会影响观测和重建的问题,提出一种结合高斯统计的引导滤波方法用于点云去噪和平滑处理。首先通过计算点云中各点与邻域点的欧式距离及其均值和标准差设置高斯分布阈值去除离群点,然后采用引导滤波算法平滑模型表面噪声点。仿真实验展示了不同参数下高斯统计方法去除离群点的效果,将点云引导滤波分别与均值滤波、双边滤波进行对比,结果表明点云引导滤波具有良好的几何特征保持性能和算法耗时低的优点。     

基于累积全熵的子空间聚类离群点检测算法

针对累积互信息方法存在的最佳聚类子空间选择不稳定和计算复杂的问题,给出累积熵的链式法则、累积全相关、累积全熵的计算方法,采用累积全熵在连续数据集上挖掘最佳聚类子空间,并在最佳聚类子空间中进行离群点挖掘,提出基于累积全熵的子空间聚类离群点检测算法。分别在真实数据集和虚拟数据集上验证了所提算法的有效性和可伸缩性。实验表明,所提算法进一步提高了子空间离群点的挖掘效率。     

面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法

为了提升无人艇对典型水面小目标的感知能力,本文对面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法进行了研究。首先,本文采用了高斯滤波和形态学滤波进行航海雷达图像处理;其次,本文研究了深度学习目标检测算法,提出了基于多尺度卷积融合结构和空间注意力加强的改进型单个深层神经网络(SSD)目标检测算法模型,提升对弱纹理小目标特征保持性,并在VOC2007数据集和典型水面场景下进行了验证。此外,本文提出了航海雷达与光电吊舱联合目标感知流程,对航海雷达感知目标分布图和光电吊舱感知目标分布图进行融合处理,得到最终的目标分布图,包括目标类别、方位、距离等信息。实验表明,本文的改进算法达到75.3%的平均准确率(mAP),同时保持了64.4 FPS的实时检测速度,航海雷达与光电吊舱能协同有效地对海面目标进行探测。     

基于立体视觉与激光雷达的车辆目标外形 位置融合算法研究

环境感知技术是智能汽车的关键技术之一,单独使用视觉传感器或激光雷达在目标检测和目标定位方面存在局限性。本文在图像和激光雷达目标检测的基础上,提出了一种基于立体视觉与激光雷达的车辆目标外形位置融合算法。首先,采用深度学习方法对图像和点云数据进行目标检测,再通过基于目标三维点和目标种类的目标外形位置估计方法确定目标的外形和位置,最后在数据关联后对同一时刻的图像目标及点云目标进行融合处理,获取目标的外形和位置。在KITTI数据集以及实际道路场景上验证了本文算法,实验结果表明,本文方法在检测精度上分别比YOLOv3网络、Point-GNN网络提高了5.72%和1.8%。另外,在20 m内目标外形及位置平均误差分别为4.34%和4.52%。     

局部阈值自适应的地面点云分割

为了进一步提高自动驾驶感应模块中激光雷达点云地面分割算法的分割精度，提出一种基于种子点距离阈值和路面波动加权幅值自适应的地面点云分割算法。该算法在极坐标栅格地图划分的基础上，将种子点的选取判断阈值与二维平面的水平距离特征相关联，通过点云间的水平距离变化控制种子点集的更新；在道路模型拟合过程中，为解决斜坡路面模型更新停滞问题引入坡度连续性判断准则，根据路面波动加权幅值的变化建立点云的分割阈值方程，最终实现关于点云距离特征的自适应阈值分割。对开源数据集Semantic KITTI进行点云二分类数据处理，并在此基础上测试算法性能。实验结果表明：与现有算法相比，本文所述地面分割算法的精确率和召回率均提升了2%～4%，具有较高的准确性。     

基于梯度聚类的有序点云边缘优化提取方法

应用传统的2D边缘检测器检测低分辨率深度图中物体边缘时,边缘检测精度较差,召回率低;而当前基于3D点云的边缘提取方法也存在实时性差、抗干扰能力弱等缺点。为此,提出一种基于梯度聚类的边缘优化提取方法,实现从有序点云中快速、稳定地检测物体的边缘。首先,通过邻域点距离分析滤除飞行像素噪声,消除边缘误检;其次,提出一种基于梯度聚类的边缘点/非边缘点分离方法,快速获取物体的粗边缘;最后,结合快速平行细化算法与掩膜滤波,优化粗边缘,获得物体精确边缘。在公共数据集和TOF相机实测数据上进行实验验证。结果表明,提出方法的实时性与检测精度均优于现有方法,在实测数据中的边缘检测精度达89%,FPS达28 fps。     

一种基于偏离的局部离群点检测算法

针对现有的局部离群点检测算法对数据对象不加分区,致使计算复杂度高的问题,提出了一种基于偏离的局部离群点检测算法.该算法首先对数据集进行分区,将可能存在的局部离群点与其紧邻的簇划分到一个数据块中,然后在每个数据块内,根据离散系数刻画各个数据对象的偏离度,从而求得每个数据对象在其所属的数据块内的局部偏离因子,发现可能存在的局部离群点.理论分析和实验结果表明,该算法具有良好的识别局部离群点的能力,检测的准确率和时间效率均优于经典的LOF算法.     

基于SIFT算法的图像目标匹配与定位

针对仅应用SIFT算法无法准确定位的问题提出了一种将SIFT算法、马氏距离和仿射变换相结合的匹配定位方法.利用SIFT算法进行图像初次匹配,同时对初次匹配的特征点进行马氏距离计算,尽可能的剔除误配点,接着结合仿射模型计算出仿射变换的参数,最后根据目标模板的形心和仿射变换参数求出复杂环境中图像目标的形心位置坐标.实验结果表明了该方法在忽略几何畸变的情况下,对目标准确定位具有较强的适应性,能够实现在复杂环境中检测目标,并获取目标的形心坐标.     

融入运动信息和模型自适应的相关滤波跟踪

为解决余弦窗的影响和复杂场景中的目标遮挡问题,提出了一种融入运动信息和模型自适应的相关滤波跟踪算法。采用HOG特征和颜色直方图特征互补结合的框架,引入卡尔曼滤波和上下文感知滤波器,可以解决余弦窗的影响;引入一种高置信度检测方法和一种新的模型自适应更新方法,可以解决目标遮挡的问题。将提出的算法在OTB-2015测试集与其他6种相关滤波类算法进行比较,实验结果表明,该算法精确度和成功率分别为0.821和0.615。相对于Staple-CA算法,精确度提升了1.3%,成功率提升了2.8%,同时,算法速度为54.34 帧/s,满足实际工程实时性要求。     

[智能感知]基于四线激光雷达的无人车障碍物检测算法

针对雷达扫描角分辨能力不高,远处点云较稀疏,导致对目标的分割聚类不准确的问题,提出了一种基于四线激光雷达的障碍物检测算法。在对原始雷达数据进行栅格化及滤除之后,对滤波结果进行了聚类分割。依据栅格深度值确定聚类距离阈值,结合连通区域标记算法得到准确的聚类范围;通过匹配相邻障碍物运动状态信息,进一步提高聚类的准确率。实车实验表明,所提方法较已有的分割聚类算法,可以准确地得到路面障碍物信息,并能有效避免过分割现象。     

基于激光测距的机载光电成像系统目标定位

针对小型机载光电平台无法准确获取视轴指向问题,设计了一种基于激光测距的目标定位算法。利用机载光电侦察平台锁定跟踪目标的特性,对同一目标多次测量,采用激光测距装置获取目标与载机间的距离信息。根据WGS-84定义的地球椭球模型建立系统的测量方程。考虑到测量方程的非线性,利用扩展卡尔曼滤波对目标位置进行估计。该定位方法精度只受到GPS接收机定位精度和激光测距机测量精度的影响,目标定位误差与机载光电侦察设备视轴指向测量无关。采用蒙特卡洛法仿真分析载机位置测量误差及激光测距系统位置误差对目标定位的影响,结果显示该算法定位精度较高。采用飞行试验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度8 000 m时,目标定位精度优于8 m。相比于传统定位算法,该方法可将定位精度明显提高。同时此定位方法易于部署,可操作性强,具有较大的应用价值。     

基于谱残差视觉显著性的带钢表面缺陷检测

针对带钢表面缺陷检测实时性要求高,采集的图像易受光照环境影响且缺陷特征弱等因素影响,提出一种基于谱残差视觉注意模型的带钢表面缺陷在线检测算法。首先,提出改进同态滤波方法对图像预处理,去除光照不均匀的影响,改善后续的分割结果。然后,构建谱残差视觉注意模型,通过对数频谱曲线差分得到缺陷显著图像。最后,提出加权马氏距离方法对显著图像阈值化增强,并利用连通区域标记法,标记出原带钢图像的缺陷位置。对提出的算法进行了实验验证,结果显示:该算法检测速度快,单幅图像平均检测耗时仅37.6ms,满足带钢在线实时检测要求。在同一缺陷数据库与灰度投影法,多尺度Gabor边缘检测法和隐马尔可夫树模型法进行了性能对比,结果表明:本文算法对带钢常见8类缺陷类型,平均检测率达到了95.3%,且漏检率和误检率较低,有效性高于对比算法。     

数据预处理对毫米波全息图像目标检测准确度的影响

毫米波图像被广泛应用于人体安检的违禁物品检测,但是现阶段不同的预处理方法对毫米波图像目标检测的准确度有着较大的影响。通过空间滤波、空间滤波加最大值聚类和空间滤波加最小值聚类的方法对数据进行预处理,比对不同方法目标检测的准确度。实验结果表明,以上3种方法均能有效提高目标检测的定位准确度,其中空间滤波为最佳预处理方法,准确率能达到92.3％,相较于未经预处理原始数据的准确度提高了约4％。因此基于空间位置的滤波方法比基于反射强度的聚类滤波方法能更有效地提高毫米波图像检测的准确度,为提升主动式毫米波全息图像目标检测准确度的任务提供了一种参考依据。     

毫米波雷达与视觉传感器信息融合的车辆跟踪

为提高车辆前向防碰撞预警系统对前方道路环境感知的准确性,提出一种毫米波雷达与视觉传感器信息融合的车辆跟踪方法。提出的剔除雷达干扰目标算法缩短了对干扰目标的处理时间;提出的对称检测算法可对雷达目标兴趣区域进行对称检测,减小雷达目标兴趣区域的横向位置误差;提出的KCF-KF组合滤波算法可提高跟踪车辆的精度。实车试验表明,该方法可有效跟踪车辆位置信息,像素坐标系下的X、Y坐标跟踪准确率分别超过97.34%与95.19%。     

抗野值自适应卫星/微惯性组合导航方法

针对在复杂城市环境下卫星导航系统(GNSS)定位定速存在野值,导致GNSS/微惯性(MEMS-INS)组合导航状态参数滤波估计精度恶化,甚至滤波发散的问题,提出了一种抗野值自适应GNSS/MEMS-INS组合导航算法,以提高组合导航精度和可靠性。该算法利用Allan方差分析建立较为精确的MEMS器件噪声模型,有效降低模型异常和状态扰动的影响。同时利用新息序列构造观测异常检验统计量,并根据该统计量构造自适应新息加权因子调节滤波增益矩阵,削弱观测野值对状态估计的不良影响。实验结果表明,该算法能够有效地控制GNSS定位定速异常的影响,具有较强的实时性和容错性。相比于传统算法,车载定位、定速和定姿精度分别提升35.78%、60.19%和82.41%,验证了本文算法的有效性和实用性。     

利用视觉显著性和扰动模型的上下文感知跟踪

为了解决背景嘈杂、遮挡、形变和尺度变化情况下目标跟踪问题,提出利用视觉显著性和扰动模型的上下文感知跟踪。本文以相关滤波算法为基础,将目标周围的上下文信息引入到分类器学习过程中,构造了上下文感知相关跟踪,提高了算法鲁棒性;同时引入直方图扰动模型,利用加权融合的方法获得目标响应图,以此估计目标位置变化;最后利用视觉显著性构建目标稀疏显著性图,解决严重遮挡情况下的目标重定位问题,并利用尺度估计策略解决目标尺度变化问题。利用公开数据集测试算法性能,并与8种流行跟踪算法进行比较。实验结果表明,本文算法的跟踪精确度得分和成功率得分分别为0.695和0.708,均优于其它算法。与传统的相关滤波算法相比,所提算法能很好地解决背景嘈杂、遮挡、形变和尺度变化等复杂下的目标跟踪问题,具有一定理论研究价值和工程实用价值。     

基于距离平方模板的快速质心搜索算法

智能识别领域,严格要求系统能快速准确地搜索跟踪目标质心,一个基于欧式模板的快速质心搜索算法得到了广泛应用。但该方法仅能求得近似解,难以求取目标质心的精确坐标。提出一种基于距离平方模板的快速质心搜索算法,并将该算法从二值图像推广到灰度图像的质心搜索。两种算法对同一图像质心搜索结果进行对比,欧式模板算法误差在2%～6%范围内,而距离平方模板算法精度为100%。结果表明:在精确度要求较高的场合,特别是小目标追踪识别时,必须使用距离平方模板进行目标质心的计算。     

基于语义分割的船闸水位检测方法研究

针对船闸水位传感器精度易受水质影响、传统图像检测方法适应性差等问题,提出一种基于语义分割和由粗到精策略的水位线检测方法,建立分段对照的标定模型计算水位。结合水位线长程相关性的特点,设计条带状空洞空间金字塔池化模块,针对分割边界模糊的问题,设计多路聚合上采样模块并引入在线困难样本挖掘,提升语义分割模型的分割精度。采用改进的语义分割模型在由原图像经压缩后的低分辨率图像中进行粗检测,分割图像中的水区域与非水区域,根据模型输出的掩膜图得到水位线的粗检测结果,然后在原图像中裁剪粗检测水位线的邻域并采用该模型进行精检测,得到水位线的精检测结果。建立分段对照的标定模型,获取像素坐标与世界坐标之间的映射关系,根据水位线精检测结果计算水位。在构建的水位图像数据集上进行试验,结果表明：在验证集上,改进后的语义分割模型粗检测和精检测的平均交并比分别提升了2.58%和1.98%,水位线精检测结果的平均像素误差为1.89 pixel,相比粗检测结果降低了52.3%,以水尺人工观测的读数为基准,摄像机在23 m工作距离下水位测量结果置信水平为95%的不确定度为0.026 m。所提方法对晴天、阴天、雨天、雪天等多种...