30275

عمق‌سنجي شبه بلادرنگ بر مبناي بينايي در خودروهاي هوشمند

دكتري تخصصي

مهندسي مكانيك

1395

1402/06/27

دكتر محمّد رياحي، دكتر اسماعيل خان‌ميرزا

مهندسي مكانيك

يكي از مهم‌ترين مسائل روز دنيا، مسئله‌ي ترافيك است. در اين راستا محققان به دنبال هوشمند‌سازي خودروها به‌عنوان جزئي‌ترين واحد ترافيك بوده‌اند. به‌منظور هوشمند‌سازي خودروها، حوزه‌هاي تحقيقاتي جديدي به وجود آمده است كه از آن‌ها مي‌توان به حوزه‌ي درك محيط، هدايت، تصميم‌گيري و كنترل اشاره كرد. اولين قدم در هوشمند‌سازي خودروها ايجاد درك از محيط مي‌باشد. حوزه‌ي تحقيقاتي در اين رساله نيز معطوف به همين مسئله‌ مي‌باشد. لذا در اين رساله در ابتدا به شناخت مسئله‌ي ايجاد درك از محيط پرداخته شده است و سپس به ارائه‌ي راه‌حل‌هايي براي ايجاد ادراك در خودروهاي هوشمند پرداخته شده است. يكي از اين ابزار‌ها، دوربين‌هاي تصويربرداري است كه به شكل‌هاي مختلفي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. يكي از كارآمدترين شكل آن‌ها، بينايي استريو است. از طرفي اين روش با چالش‌هايي چون مدت‌زمان اجراي الگوريتم و كيفيت‌ پاسخ در اجرا‌هاي زمان واقعي، روبرو مي‌باشد. در اين رساله محققان به دنبال ايجاد الگوريتمي بوده‌اند كه با تركيب داده‌هاي حسگر التراسونيك و بينايي استريو بتوانند علاوه بر افزايش دقت به سرعتي شبه بلادرنگ در ايجاد ادراك از محيط، دست پيدا كنند. در اين رساله در قسمت الگوريتم‌ها، الگوريتم‌هاي پيشنهاد شده توسط محققان در تركيب داده‌ها و بهبود فرايند استريو تشريح شده است. در اين پژوهش محققان با استفاده از داده‌هاي حسگر التراسونيك، محدوده‌ي جستجوي پاسخ در بينايي استريو را محدود كرده‌اند. در ادامه با پياده‌سازي الگوريتم مورد نظر بر روي كارت‌هاي گرافيك، سبب افزايش سرعت بينايي استريو گرديده‌اند. اين موضوع سبب دستيابي محققان به پردازش 27 زوج فريم بر ثانيه شده است. همچنين با اصلاح پنجره‌ي انطباق در روش پيشنهادي، موفق به اعمال فرض نرمي به ‌صورت كاهش‌يافته و كافي شده‌اند. اين ارتقا و پياده‌سازي آن جهت اجرا بر روي كارت گرافيك، سبب شد تا محققان علاوه بر افزايش دقت به سرعت پردازش 41 زوج فريم بر ثانيه دست پيدا كنند. در ادامه با اصلاح نوآوري ثانويه‌ و با جداسازي فرايند استنتاج در دو مرحله، نتايج مرحله دوم از نظر كيفيت و سرعت بهبود داده شده است. همه‌ي موارد مذكور سبب شد تا در كنار ارتقاي كيفيت پاسخ، سرعت پردازش نيز به 49 زوج فريم بر ثانيه ارتقا داده شود. لازم به ذكر است كه رسيدن به اين نرخ از ايجاد ادراك، اين امكان را به ما مي‌دهد تا خودرويي با سرعت 178/1 كيلومتر بر ساعت بتواند در هر متر از حركت خود، يك فريم ادراك بروزرساني شده را در اختيار داشته باشد.

1402/10/06

Semi Real-Time Depth Detection Based on Vision in Intelligent vehicles

1/1/1900 12:00:00 AM

One of the contemporary global challenges is the issue of traffic congestion. Researchers have been striving towards the intelligence of vehicles as the smallest traffic units. New research domains have emerged in the pursuit of vehicle intelligence, encompassing areas of environment perception, navigation, decision-making, and control. The first step in vehicle intelligence is creating a perception of the environment. The research focus of this dissertation lies within this domain. Therefore, this thesis initially addresses the perception of the environmental issue and its significance. Subsequently, solutions are presented for establishing perception in intelligent vehicles. One of the instrumental tools is the imaging camera, utilized in various forms, among which stereo vision is one of the most efficient. However, this approach faces challenges such as algorithm execution time and response quality in real-time executions. In this thesis, researchers aim to develop an algorithm that, by combining data from ultrasonic sensors and stereo vision, enhances accuracy and rapidly approximates real-time environment perception. The algorithms section elaborates on the proposed algorithms by researchers for data fusion and stereo-matching enhancement. Utilizing ultrasonic sensor data, the researchers constrained the search range of stereo vision responses. Subsequently, through the proposed algorithm implementation on graphics cards, the processing speed of stereo vision was increased to processing 27 pairs of frames per second. Furthermore, by refining the disparity window in the initial method, the researchers applied softness assumptions to it, leading to processing speeds of 41 pairs of frames per second on graphics cards and enhancing accuracy. Continuing the research by introducing secondary innovation and segmenting the inference process into two stages, the researchers improved the quality and speed of the second stage results. This caused it to reach the processing speed of 49 pairs of frames per second. It is worth noting that achieving this rate of environmental perception enables vehicles, if necessary, to attain speeds of up to 178.1 kilometers per hour with perception of every meter of motion.

عمق‌سنجي , پردازش تصوير , بينايي استريو , شبه بلادرنگ , التراسونيك

Depth Detection , Image Processing , Stereo Vision , Semi Real-Time , Ultrasonic

Farshad Gholami

Dr. Esmaeel Khanmirza, Dr. Mohammad Riahi