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[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
赵园 张露 邓家俊 张燕咏
在自动驾驶场景下的3D目标检测任务中，探索毫米波雷达数据作为RGB图像输入的补充正成为多模态融合的新兴趋势。然而，现有的毫米波雷达-相机融合方法高度依赖于相机的一阶段检测结果，导致整体性能不够理想。本文提供了一种不依赖于相机检测结果的鸟瞰图下双向融合方法 (BEV-radar)。对于来自不同域的两个模态的特征，BEV-radar设计了一个双向的基于注意力的融合策略。具体地，以基于BEV的3D目标检测方法为基础，我们的方法使用双向转换器嵌入来自两种模态的信息，并根据后续的卷积块强制执行局部空间关系。嵌入特征后，BEV特征在3D对象预测头中解码。我们在nu Scenes数据集上评估了我们的方法，实现了48.2 m AP和57.6 NDS。结果显示，与仅使用相机的基础模型相比，不仅在精度上有所提升，特别地，速度预测误差项有了相当大的改进。代码开源于https://github.com/Etah0409/BEV-Radar。
关键词：
三维目标检测 传感器融合 毫米波雷达
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
叶涛 秦文阳 张晞
针对人工智能课程实验要求,结合轨道交通障碍物检测实际工程问题,开发了一种基于毫米波雷达和计算机视觉联用的障碍物自动检测系统实验教学平台。该实验平台由数据采集模块、信息处理模块和预警显示模块组成,涉及图像处理技术、目标检测技术、网络模型部署等。实验结果表明,该系统具有良好的有效性、实时性、鲁棒性以及小目标检测能力,可以满足实际场景下的检测性能要求。通过该实验教学平台,可以提高学生创新实践能力,使学生认识到人工智能技术在实际工程问题中的应用,从而为将来的科研或工作打下基础。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘树博 赖招宇 罗先喜 李跃忠
为了实现对室内老人运动状态的实时与准确追踪，提出一种基于毫米波雷达的多目标人物轨迹追踪（multi-objective human trajectory tracking, MOHTT）算法。首先利用静态杂波滤除算法移除雷达数据中的环境干扰；其次根据自适应聚类（self-adaptive clustering, SAC）算法实现人物质心位置识别，基于质心在二维平面中的坐标信息确定人物状态向量，利用多目标离散追踪（multi-objective discrete tracking, MODT）算法实现人物运动状态估计；再利用CNN-GRU校正（CNN-GRU correction, CGC）算法对人物质心状态进行实时校正，得出准确的人体质心位置坐标；在此基础上，通过足迹获取（footprint acquisition, FA）算法得出足迹坐标，经拟合操作后给出完整的人物“质心+足迹”运动轨迹。实验结果表明，MOHTT算法对1、2、3、4个人的检测成功率分别为99.8%、95.6%、93.7%和87.3%，对单人位置检测误差的RMSE为0.152m，且在不同类型干扰下仍能提供具有信服力的检测结果，具有较好的实时性、抗干扰性和准确性，表现出良好的轨迹追踪效果。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
龚树凤 方一鸣 施汉银 闫鑫悦 吴哲夫
为了实现基于雷达传感器的人机交互，设计了一个基于深度学习的毫米波雷达手势识别实验。首先，该实验基于77 GHz的FMCW雷达，采集人体手部动作回波数据，并对回波数据进行帧差预处理，再利用多维FFT算法构建距离-速度-角度联合的多维特征融合数据谱图。然后，调用MATLAB中的深度学习工具箱，基于典型的VGG16网络，搭建了适用于多维特征数据提取和动作识别的3D-VGG16-NET网络。实验结果显示，该网络算法对手势的平均识别准确率达到99.38%。
[期刊] 华中农业大学学报
[作者]
彭孝东 何静 时磊 赵文锋 兰玉彬
为了更好地建立单木三维彩色模型，获得准确表型参数，提出了一种基于Kinect v2相机和激光雷达的单木点云信息融合检测方法。首先由激光雷达采集樱树单木所在区域的完整环境点云，生成点云地图；由Kinect相机采集樱树单木多视角点云得到完整的三维彩色点云；然后以激光雷达点云位置为基准，通过选取对应同名点的方式对2种点云进行初始配准，使点云之间具有良好的初始位置关系，再使用最近点迭代（iterative closest point, ICP）算法对点云进行精配准；最后使用彩色点云对雷达点云进行点云着色融合处理，实现樱树单木的三维重建。结果显示：与只使用Kinect v2相机生成的樱树单木表型参数对比，融合后的樱树单木的株高、冠幅和胸径的平均相对误差分别降低了1.52、6.46和18.17个百分点。研究结果表明，Kinect v2深度彩色相机和激光雷达在单木三维重建上能实现优势互补，提升点云配准精度，同时，既能降低光照气候条件的影响，又能增加测量距离，单木表型参数更准确。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
金伟正 孙原 李方玉
该文基于多分支特征融合的3D目标检测算法将无序的点云划分为规则的体素，利用体素特征编码模块和卷积神经网络学习体素特征，再将稀疏的3D数据压缩为稠密的二维鸟瞰图，最后通过2D骨干网络的粗糙分支和精细分支对多尺度鸟瞰图特征进行深度融合。该文实现了对多尺度特征的语义信息、纹理信息和上下文信息的聚合，得到了更加精确的原始空间位置信息、物体分类、位置回归和朝向预测，在KITTI数据集上取得优异的平均精度，并在保持一定帧率的同时具有较强的稳健性。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
牛勇 冯子奇 李勇 金德鹏 苏厉
为了解决毫米波无线通信中模数转换器(analog to digital converter,ADC)无法在接收信号上实现高倍的过采样以及多径影响所导致的定时跟踪问题,该文基于2倍过采样数据,根据相关波形,利用Farrow插值给出2种适用于多径信道的定时跟踪方案,分别在频域均衡之前和之后进行误差精补偿。仿真结果表明:在Rummler信道下,定时频偏为时钟频率的20×10(-6)、误比特率为10(-5)时,这2种方案的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)与无定时频偏时的只相差2.5dB
[期刊] 福建农林大学学报(自然科学版)
[作者]
李伟林 文剑 肖中亮 张京 韩红岩
采用雷达波树木无损探测技术与树木雷达分析软件,对颐和园内6棵古柳的内部异常情况进行雷达波探测成像试验.结果表明古柳内部均存在不同程度的异常,其中3棵古柳异常程度较高.雷达波成像解析结果准确且与实际情况相符程度高,表明树木雷达系统可以对树木内部异常分布情况进行高效无损的检测、成像和解析.
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
刘睿 刘婷 董润茹 李治 朱德海 苏伟
为探索地基激光雷达数据在植物真实三维建模上的应用,研究基于MeshLab软件的三维Alpha-Shape算法和移动立方体算法进行玉米植株三维真实模型的重建。三维Alpha-Shape算法基于离散激光雷达点云构建Delaunay三角网,通过Alpha值的设置判断各单纯形是否保留,完成玉米植株三维重建。移动立方体算法则通过查找每个体素与等值面相交的交面,所有交面连在一起即为所求的等值面。Alpha值分别设置为0.006 290、0.012 638、0.018 635,采用Alpha-Shape算法进行单株玉米三维重建,试验结果表明:当Alpha值设置较小时,对玉米叶片、茎秆等细节信息表达的比较精细...
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
覃晖 耿铁锁 谭岩斌 王骞
设计了跨孔雷达检测地下结构缺陷的实验系统,由地下连续墙模型和跨孔雷达系统2部分组成。内置缺陷的地下连续墙模型为钢筋混凝土结构,尺寸5.0 m×3.0 m×4.0 m,为跨孔雷达检测提供测试条件。跨孔雷达系统硬件部分采用步进频率体制,包括网络分析仪、控制主机以及收发天线等部分;软件系统可实现数据采集、显示和储存等功能。实验测试表明,该系统实现了跨孔雷达对地下结构内部缺陷的准确检测,创新性强,有助于激发学生的科研兴趣和探索精神。
关键词：
地下结构 无损检测 跨孔雷达 实验教学
[期刊] 中国农业大学学报
[作者]
张莹莹 周俊
为探索激光雷达在农业机器人环境理解和导航中的应用,研究一种基于改进DBSCAN算法的果园树干检测算法。该算法使用自适应密度阈值和聚类半径对不同距离处数据点进行聚类和整合,以克服DBSCAN算法对全局变量值敏感的缺点。针对激光雷达可能扫到地面造成机器人误检的问题,采用机器人航位推算模型计算当前帧数据中待定类的距离,通过与前一帧数据中对应类距离的比较判定待定类的类别,进而对地面干扰类进行排除。试验结果表明:1)机器人正常行走时本算法能够排除噪声准确识别树干类点;2)存在果树分枝或地面干扰时,有少量漏检,平均误判果树数目为-0.13棵,能够区分出地面类和果树类。该研究可以应用到农业机器人果园环境理解...
[期刊] 林业科学
[作者]
陈勇平 高甜 李德山 郭文静
【目的】研究快速有效的古建筑木柱内部空洞残损评测方法,科学确定木柱内部空洞的存在位置及大小。【方法】以古建筑木构件常用的马尾松木材为研究对象,采取人工模拟方法在木段端部制作不同大小、不同位置和不同形状的空洞残损,利用雷达无损检测技术探测空洞残损,通过分析木材内部残损在雷达检测方法下的表现形态,实现木材内部空洞的快速识别和表征。【结果】雷达无损检测技术可以对木材内部残损进行快速判别,雷达波在木材中探测到空洞时,其交界面会产生强烈反射,对应反射波形为谷-峰-谷,同时检测图像中出现黑-白-黑的特征形态;根据雷达
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
唐玉 康飞 宿晓辉 张建涛 张东昊 姚遥
水利学科前沿实验是“新工科”人才培养模式下实验教学的重要环节。为丰富前沿实验内容，将科研与教学紧密结合，设计了跨孔雷达检测水工防渗墙隐蔽病害的可视化实验系统。该系统由可视化水箱、可视化模型箱和跨孔雷达系统三部分组成。可视化水箱尺寸为1.2 m×1.0 m×1.5 m；可视化模型箱尺寸为0.6 m×0.2 m×1.0 m；跨孔雷达系统由网络分析仪和收发天线采集数据，由控制主机存储和显示数据。实验教学表明，该系统能够利用跨孔雷达有效检测出水工防渗墙内部隐蔽病害，具有较强的创新性和前沿性，有助于激发学生的创新思维，提高科研能力，达到以研促教、教研相长的目的。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
陈勇平 郭文静 唐启恒
【目的】开展木材内部孔洞的雷达检测研究，探讨该检测手段下孔洞成像的准度和精度，实现木材内部孔洞的雷达快速识别和定量表征。【方法】以古建筑木结构常用的马尾松Pinus massoniana木材和杉木Cunninghamia lanceolata木材为研究对象，采取人工模拟的方法在木段端部制作异型孔洞，并利用雷达扫描仪对带孔木段进行检测，比较分析直观成像技术与希尔伯特积算法、单路径数据提取合成以及成像轮廓多参数校正等处理方法之间的差异，提出基于雷达检测的木材内部孔洞面积测算与可行的修正方法。【结果】利用雷达无损检测技术可以对马尾松和杉木木材内部孔洞的存在进行快速识别，但其直观成像技术在定量评估方面误差较大，需进行相关的数据处理和修正；未经修正的雷达图像其预估孔洞面积小于实际孔洞面积，通过希尔伯特积算法演算或介电常数修正的雷达图像其预估孔洞面积与实际孔洞面积仍存在一定的误差；木材边缘与孔洞边缘的距离应按s_(3c)=(s_r-a)k_1k_2进行修正，即实际应用中根据树种和含水率所得到的介电常数仅为多参数校正中的一个因素；无论是否进行数据处理和修正，雷达检测难以准确识别孔洞的具体形状，应开展进一步研究。【结论】该雷达检测及修正方法应用于木材内部孔洞探测，综合树种和含水率数值，可确保孔洞面积识别误差小于30%。
[期刊] 华中农业大学学报(自然科学版)
[作者]
赵新 李杰 岳丹丹 韩重阳 唐婷 吴伟斌
以果园典型路面不平度的采集为研究对象，建立基于激光雷达点云处理的路面不平度采集方法，搭建了基于三维激光雷达的路面不平度采集系统平台，结合点云处理技术完成路面高程信息的提取；采用AR(auto regressive，自回归)模型依据比例分析法对路面功率谱密度进行计算，确定不平度等级，并通过加速度振动记录仪进行系统验证，利用系统开展典型果园路面不平度数据信息采集试验。试验结果显示，果园路面不平度结果为水泥路面主要集中在B级，B级占比82.33%；砂石路面主要集中在C级，C级占比84.00%；泥土路面主要集中在D、E等级，D级路面占比48.67%,E级占比31.00%，表明基于三维激光雷达采集系统与数据处理方法在果园路面不平度采集和评价上是可行的。最终不平度评价结果显示，三维激光雷达果园路面不平度采集系统应用可靠，评价结果准确，适合于山地林、果、茶园路面不平度的采集。
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