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基于大位移变分光流的全向智能轮椅测速方法
  • ISSN号:0254-0037
  • 期刊名称:《北京工业大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP242.6[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124, [2]计算智能与智能系统北京市重点实验室,北京100124
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61105033); 北京市教育委员会科技计划面上项目(KM201510005005)
中文摘要:

为扩大全向智能轮椅的速度测量范围并改善其测量精度及计算效率,对传统基于光流的测速方法进行了改进.首先,采用TV-L1模型求解光流,并有效地预测帧间像点位移量,缩小像点的搜索区域.然后,针对由光照不均、局部运动模糊等因素产生的异质光流矢量,提出了基于平面片光流模型的随机抽样一致算法(random sampleconsensus,RANSAC),以实现光流场的排异.最后,在统一计算设备架构(compute unified device architecture,CUDA)的体系框架下实现光流计算的并行加速,提高了系统的实时性.实验结果表明:改进方法使轮椅的最大可测量速度提升了1.67倍,且测速精度优于轮式里程计,该方法在光照不均、局部运动模糊情况下也具有较好的鲁棒性,能够提升全向轮椅的最大可测量速度及测量精度.

英文摘要:

To extend the velocity measurement range for the omni-directional intelligent wheelchair andimprove the measurement accuracy and computational efficiency, the traditional optical flow-based velocity estimation method is improved in this paper. First, a TV-L1 model is introduced to estimate optical flow, the displacement of corresponding pixels between two consecutive frames is efficiently predicted, and the searching area is reduced. Second, a planar surface optical flow model based on random sample consensus ( RANSAC ) method is presented to remove outlier vectors produced by non-uniform ambient illumination and local motion blur. Finally, the algorithm is accelerated under the framework of compute unified device architecture to improve the real-time performance of the system. Experimental results show that maximum measurable velocity obtained the proposed methodis 1. 67 times as fast as original method, and it is more accurate than that of wheel odometry. The proposed method performs robustly in the presence of non-uniform ambient illuminations and local motion blur, and it canimprove the maximum measurable velocity of the omni-directional wheelchair and the measurement accuracy.

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期刊信息
  • 《北京工业大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:北京市教委
  • 主办单位:北京工业大学
  • 主编:卢振洋
  • 地址:北京市朝阳区平乐园100号
  • 邮编:100124
  • 邮箱:xuebao@bjut.edu.cn
  • 电话:010-67392535
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-0037
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2286/T
  • 邮发代号:2-86
  • 获奖情况:
  • 中国高等学校自然科学学报优秀学报二等奖,北京市优秀期刊,华北5省市优秀期刊,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11924