汽車半主動(dòng)懸架控制算法研究與設(shè)計(jì)

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1、汽車半主動(dòng)懸架控制算法研究與設(shè)計(jì)1、相關(guān)定義1.1、個(gè)體主動(dòng)輪廓線魚的定義魚群主動(dòng)輪廓模型是將魚群算法應(yīng)用于主動(dòng)輪廓模型的圖像分割方法。其中的主動(dòng)輪廓魚群是指一條條由控制點(diǎn)組成的封閉主動(dòng)輪廓線。它們中的每一條個(gè)體魚都對(duì)應(yīng)著一組圖像上的控制點(diǎn)組成的一條封閉曲線。它們都有各自的能量,它們各自的能量是由(2-1)式計(jì)算得來的。個(gè)體主動(dòng)輪廓線魚的每控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)于圖像中的一個(gè)像素點(diǎn),因此可以采用坐標(biāo)(x,y)來表示各個(gè)控制點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)有n個(gè)控制點(diǎn)的個(gè)體魚,那么它將有2n個(gè)變量。將這2n個(gè)變量代入(2-1)式便得到該魚的能量。那么個(gè)體主動(dòng)輪廓魚可以用數(shù)學(xué)符號(hào)表示為:Fi={

2、P1,P2,P3....Pn}其中表示第i條魚,表示第i條魚的第j個(gè)控制點(diǎn),n表示每條個(gè)體魚都有n個(gè)控制點(diǎn)。FiPj也可以進(jìn)一步表示為:Fi={(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3),...(xn,yn)},其中xi表示第i條主動(dòng)輪廓個(gè)體魚的x坐標(biāo),yi表示第i條個(gè)體魚的y坐標(biāo)。23華南理工大學(xué)碩士論文1.2、主動(dòng)輪廓模型的定義Kass,Witkin和Terzopoulos首先提出了主動(dòng)輪廓的能量極小化模型[29],即Snake模型。傳統(tǒng)的參數(shù)化Snake可以定義為一條曲線:v(s)=[x(s),y(s)];s表示弧長,x(s),y(s)是輪廓點(diǎn)的x和

3、y坐標(biāo)值,s∈[0,1];輪廓線的能量函數(shù)定義如下:=1∫=∫++010Es*nakeEsnake(v(s))dsEint(v(s))Eimage(v(s))Econ(v(s))ds(2.1)在(2.1)式中,Eint表示由曲線的內(nèi)部限制引起的能量函數(shù)項(xiàng);Eimage表示由圖像信息產(chǎn)生的能量函數(shù)項(xiàng);Econ表示由外部限制引起的能量函數(shù)項(xiàng)。接下來我們簡要介紹下這三種能量函數(shù)項(xiàng)。2.1.1內(nèi)能Eint曲線的內(nèi)部能量可表述如下:Eint=(α(s)vs(s)2+β(s)vss(s)2)(2.2)其中福州大學(xué)碩士學(xué)位論文第8頁2112222212?2+?≡??≈?+≡

4、??≈?ssiiisiivvsvvvvvsvv它是由一個(gè)受α(s)控制的一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)和受β(s)控制的二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)組成的,我們稱α(s)和β(s)為彈性系數(shù)和剛性系數(shù)。其中一階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)表示曲線的斜率,控制曲線的連續(xù)性;二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)表示曲線的曲率,控制曲線的彎曲程度?？梢酝ㄟ^調(diào)整α(s)和β(s)的大小來控制斜率和曲率對(duì)曲線形狀的影響。例如,當(dāng)設(shè)置某點(diǎn)α(s)為0時(shí),則曲線在該點(diǎn)的斜率可以為無窮大,即允許曲線在該點(diǎn)可以不連續(xù);若設(shè)置β(s)為0,則允許曲線在該點(diǎn)可以為一個(gè)角點(diǎn)。2.1.2外能Eext外能的具體定義如下:Eext=Eedge+Econ(2.3)2Econ=

5、?k(x1?x2)(2.4)Eimage=wlineEline+wedgeEedge+wtermEterm(2.5)式(2.3)中的第二項(xiàng)Econ表示用戶添加的約束條件,用戶可以通過設(shè)定不同的Econ來方便地進(jìn)行圖像描述。例如式(2.4)中的計(jì)算可以使主動(dòng)輪廓經(jīng)過圖像上的某些特定頂點(diǎn),用這種方法進(jìn)行輪廓特征的準(zhǔn)確跟蹤比以前的方法更加省力。通常用戶為了計(jì)算方便而將Econ設(shè)定為零。下面我們對(duì)式(2.3)中的Eimage進(jìn)行詳細(xì)的描述。圖像勢(shì)能Eimage的作用是將主動(dòng)輪廓推向感興趣的圖像特征,式(2.5)中的三項(xiàng)分別代表不同的圖像特征,在實(shí)際應(yīng)用中具體推向哪一種

6、特征,由實(shí)驗(yàn)者確定,然后通過調(diào)節(jié)控制參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。例如當(dāng)我們對(duì)圖像邊緣感興趣時(shí),可以將控制參數(shù)wline、wterm設(shè)為零,這種情況下Eimage僅有Eedge決定,而Eedge通常采用下式計(jì)算:Eedge=-?I(x,y)2(2.6)其中,?是梯度算子,-?I(x,y)2是圖像的梯度。在實(shí)際應(yīng)用中,為減少噪聲和模糊的影響,人們常常對(duì)圖像進(jìn)行濾波處理,較為常用的濾波器為二維高斯平滑濾波器Gσ。經(jīng)過濾波處理的Eedge表達(dá)式如下:iEmage=?

7、?(Gσ(x,y)*I(x,y))

8、2(2.7)一種基于改進(jìn)梯度向量流的主動(dòng)輪廓算法的研究第9頁1.3、主動(dòng)輪廓模型能

9、量函數(shù)的定義用參數(shù)v(s)=(x(s),y(s))表示主動(dòng)輪廓模型的位置,其中s表示弧長。可以將能量函數(shù)描述如下形式:∫∫=++=10int10*(())(())(())(())EvsEvsEvsdsEEvsdsimageconSnakeSnake(2-1)式中Eint表示由曲線的內(nèi)部限制引起的能量函數(shù)項(xiàng),Eimage表示由圖像信息產(chǎn)生的能量函數(shù)項(xiàng),Econ表示由外部限制引起的能量函數(shù)項(xiàng)。2.1.1內(nèi)部能量項(xiàng)Eint曲線的內(nèi)部能量可以表達(dá)為如下:國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院學(xué)位論文第11頁Eint=(α(s)vs(s)2+β(s)vss(s)2)(2-2)其中

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