基于Udacity模拟器的端到端自动驾驶决策

news2024/9/25 11:09:44

1 端到端自动驾驶决策

端到端自动驾驶决策的输入为车辆的感知信息,如摄像头信息,输出为车辆的前轮转角和摄像头等信息。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如上图所示,为英伟达公司的端到端自动驾驶决策框架,其CNN网络如下图所示,其中包括一个归一化层、5个卷积层和3个完全的全连接层。
在这里插入图片描述

2 Udacity 模拟器介绍

Udacity self-driving-car-sim是Udacity开源的一个汽车模拟器,主要用于自动驾驶模拟仿真实验。模拟器内置车辆,可以感知地图的图像和角度等关键信息。‘驾驶员’可以控制车辆的转向、油门和刹车等信息。模拟器内置两个场景,第一个场景为晴天环形公路简单场景,路面全程平整,无障碍物。第二个场景为盘山公路复杂场景,路面起伏,急弯、干扰路段较多,其中包括阴影、逆光、视线等强干扰信息。
在这里插入图片描述
对于第二个场景,弯道约有40个,其中包括小弯、圆弯等;强干扰部分约10处,包括不平整路面加转弯,下坡路面与远处道路造成的实现干扰等。
在这里插入图片描述

3 训练数据采集

  1. 下载模拟器后点击TRAINING MODE(训练模式)
    在这里插入图片描述

  2. 进入TRAINING MODE后点击右上角的RECORD选择训练数据保存的位置
    在这里插入图片描述

  3. 再次点击RECORD,当其变为RECORDING时,即可手动驾驶车辆,手动驾驶两到三圈,点击右上角的RECORDING,即可采集数据,采集的数据格式如下。
    在这里插入图片描述

4 数据预处理

对原始数据进行分析,其中训练道路包含许多弯道,其中转角信息分布如图所示,近似直线行驶的数据即转角信息在0附近的数据占比远大于其他数据,最终导致模型可能更倾向于直线行驶。
导入数据

# load data csv
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
data_folder = 'data/'
drive_log = pd.read_csv(data_folder + 'driving_log.csv')
drive_log.head()

在这里插入图片描述

查看原有数据转角分布

# plot the distribution
plt.hist(drive_log['steering'], bins=100)
plt.show()

在这里插入图片描述
选取百分之20的转角为0的数据

drive_log = drive_log[drive_log['steering'] != 0].append(drive_log[drive_log['steering'] == 0].sample(frac=0.2))
plt.hist(drive_log['steering'], bins=100)
plt.show()

在这里插入图片描述

在选取百分之20的转向角数据后,根据左右相机头像用于角度校正和数据论证。

import numpy as np
from skimage import io, color, exposure, filters, img_as_ubyte
from skimage.transform import resize
from skimage.util import random_noise
data_folder = ''
def generate_data(line):
    type2data = {}
    
    # center image
    center_img = io.imread(data_folder + line['center'].strip())
    center_ang = line['steering']
    type2data['center'] = (center_img, center_ang)
    
    # flip image if steering is not 0
    if line['steering']:
        flip_img = center_img[:, ::-1]
        flip_ang = center_ang * -1
        type2data['flip'] = (flip_img, flip_ang)
    
    # left image 
    left_img = io.imread(data_folder + line['left'].strip())
    left_ang = center_ang + .2+ .05 * np.random.random()
    left_ang = min(left_ang, 1)
    type2data['left_camera'] = (left_img, left_ang)
    
    # right image
    right_img = io.imread(data_folder + line['right'].strip())
    right_ang = center_ang - .2 - .05 * np.random.random()
    right_ang = max(right_ang, -1)
    type2data['right_camera'] = (right_img, right_ang)
    
    # minus brightness
    aug_img = color.rgb2hsv(center_img)
    aug_img[:, :, 2] *= .5 + .4 * np.random.uniform()
    aug_img = img_as_ubyte(color.hsv2rgb(aug_img))
    aug_ang = center_ang
    type2data['minus_brightness'] = (aug_img, aug_ang)
    
    # equalize_hist
    aug_img = np.copy(center_img)
    for channel in range(aug_img.shape[2]):
        aug_img[:, :, channel] = exposure.equalize_hist(aug_img[:, :, channel]) * 255
    aug_ang = center_ang
    type2data['equalize_hist'] = (aug_img, aug_ang)
    
    # blur image
    blur_img = img_as_ubyte(np.clip(filters.gaussian(center_img, multichannel=True), -1, 1))
    blur_ang = center_ang
    type2data['blur'] = (blur_img, blur_ang)
    
    # noise image
    noise_img = img_as_ubyte(random_noise(center_img, mode='gaussian'))
    noise_ang = center_ang
    type2data['noise'] = (noise_img, noise_ang)
    
    # crop all images
    for name, (img, ang) in type2data.items():
        img = img[60: -25, ...]
        type2data[name] = (img, ang)
    
    return type2data

def show_data(type2data):
    col = 4
    row = 1 + len(type2data) // 4
    
    f, axarr = plt.subplots(2, col, figsize=(16, 4))

    for idx, (name, (img, ang)) in enumerate(type2data.items()):
        axarr[idx//col, idx%col].set_title('{}:{:f}'.format(name, ang))
        axarr[idx//col, idx%col].imshow(img)

    plt.show()

type2data = generate_data(drive_log.iloc[0])
show_data(type2data)

在这里插入图片描述
保存训练数据

import warnings
with warnings.catch_warnings():
    warnings.simplefilter("ignore")
    
    X_train, y_train = [], []
    for idx, row in drive_log.iterrows():
        type2data = generate_data(row)
        for img, ang in type2data.values():
            X_train.append(img)
            y_train.append(ang)

X_train = np.array(X_train)
y_train = np.array(y_train)
np.save('X_train', X_train)
np.save('y_train', y_train)

训练数据分布

plt.hist(y_train, bins=100)
plt.show()

在这里插入图片描述

模型训练

import numpy as np

from keras.models import Sequential
from keras.layers import Flatten, Dense, Lambda, Dropout, Conv2D


# Define model
model = Sequential()
model.add(Lambda(lambda x: x / 255.0 - 0.5, input_shape=(75, 320, 3)))
model.add(Conv2D(24, (5, 5), strides=(2, 2), activation="elu"))
model.add(Conv2D(36, (5, 5), strides=(2, 2), activation="elu"))
model.add(Conv2D(48, (5, 5), strides=(2, 2), activation="elu"))
model.add(Conv2D(64, (3, 3), activation="elu"))
model.add(Conv2D(64, (3, 3), activation="elu"))
model.add(Dropout(0.8))
model.add(Flatten())
model.add(Dense(100))
model.add(Dense(50))
model.add(Dense(10))
model.add(Dense(1))
model.compile(optimizer='adam', loss='mse')

# Train model
X_train = np.load('X_train.npy')
y_train = np.load('y_train.npy')
model.fit(X_train, y_train, epochs=5, validation_split=0.1)

# Save model
model.save('model.h5')

在这里插入图片描述

模型测试

import argparse
import base64
from datetime import datetime
import os
import shutil

import numpy as np
import socketio
import eventlet
import eventlet.wsgi
from PIL import Image
from flask import Flask
from io import BytesIO

from keras.models import load_model
import h5py
from keras import __version__ as keras_version

sio = socketio.Server()
app = Flask(__name__)
model = None
prev_image_array = None


class SimplePIController:
    def __init__(self, Kp, Ki):
        self.Kp = Kp
        self.Ki = Ki
        self.set_point = 0.
        self.error = 0.
        self.integral = 0.

    def set_desired(self, desired):
        self.set_point = desired

    def update(self, measurement):
        # proportional error
        self.error = self.set_point - measurement

        # integral error
        self.integral += self.error

        return self.Kp * self.error + self.Ki * self.integral


controller = SimplePIController(0.1, 0.002)
set_speed = 30
controller.set_desired(set_speed)


@sio.on('telemetry')
def telemetry(sid, data):
    if data:
        # The current steering angle of the car
        steering_angle = data["steering_angle"]
        # The current throttle of the car
        throttle = data["throttle"]
        # The current speed of the car
        speed = data["speed"]
        # The current image from the center camera of the car
        imgString = data["image"]
        image = Image.open(BytesIO(base64.b64decode(imgString)))
        image_array = np.asarray(image)

        image_array = image_array[60:-25, :, :]
        steering_angle = float(model.predict(image_array[None, ...], batch_size=1))

        throttle = controller.update(float(speed))

        print(steering_angle, throttle)
        send_control(steering_angle, throttle)

        # save frame
        if args.image_folder != '':
            timestamp = datetime.utcnow().strftime('%Y_%m_%d_%H_%M_%S_%f')[:-3]
            image_filename = os.path.join(args.image_folder, timestamp)
            image.save('{}.jpg'.format(image_filename))
    else:
        # NOTE: DON'T EDIT THIS.
        sio.emit('manual', data={}, skip_sid=True)


@sio.on('connect')
def connect(sid, environ):
    print("connect ", sid)
    send_control(0, 0)


def send_control(steering_angle, throttle):
    sio.emit(
        "steer",
        data={
            'steering_angle': steering_angle.__str__(),
            'throttle': throttle.__str__()
        },
        skip_sid=True)


if __name__ == '__main__':
    parser = argparse.ArgumentParser(description='Remote Driving')
    parser.add_argument(
        'model',
        type=str,
        help='Path to model h5 file. Model should be on the same path.'
    )
    parser.add_argument(
        'image_folder',
        type=str,
        nargs='?',
        default='',
        help='Path to image folder. This is where the images from the run will be saved.'
    )
    args = parser.parse_args()

    # check that model Keras version is same as local Keras version
    f = h5py.File(args.model, mode='r')
    model_version = f.attrs.get('keras_version')
    keras_version = str(keras_version).encode('utf8')

    if model_version != keras_version:
        print('You are using Keras version ', keras_version,
              ', but the model was built using ', model_version)

    model = load_model(args.model)

    if args.image_folder != '':
        print("Creating image folder at {}".format(args.image_folder))
        if not os.path.exists(args.image_folder):
            os.makedirs(args.image_folder)
        else:
            shutil.rmtree(args.image_folder)
            os.makedirs(args.image_folder)
        print("RECORDING THIS RUN ...")
    else:
        print("NOT RECORDING THIS RUN ...")

    # wrap Flask application with engineio's middleware
    app = socketio.Middleware(sio, app)

    # deploy as an eventlet WSGI server
    eventlet.wsgi.server(eventlet.listen(('', 4567)), app)

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/439415.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

狂神说Docker

思维导图: 文章目录 1.Docker概念与安装1.1 概述1.2 安装1.3 卸载1.4 Docker的执行镜像原理1.5 Docker为什么比Vm快1.6 Docker底层原理 2.Docker常用命令2.1 帮助命令2.2 镜像命令2.3 容器命令2.4 其他常用命令 3.小练习3.1 Docker下安装Nginx3.2 Docker安装Tomcat…

[网络安全提高篇] 一二〇.恶意软件动态分析经典沙箱Cape批量提取动态API特征

终于忙完初稿,开心地写一篇博客。 “网络安全提高班”新的100篇文章即将开启,包括Web渗透、内网渗透、靶场搭建、CVE复现、攻击溯源、实战及CTF总结,它将更加聚焦,更加深入,也是作者的慢慢成长史。换专业确实挺难的,Web渗透也是块硬骨头,但我也试试,看看自己未来四年究…

SpringBoot设计了哪些可拓展的机制?

SpringBoot核心源码 public SpringApplication(ResourceLoader resourceLoader, Class<?>... primarySources) { ...this.primarySources new LinkedHashSet(Arrays.asList(primarySources));// Servletthis.webApplicationType WebApplicationType.deduceFromClass…

sentinel配置文件

转载自 https://blog.csdn.net/u012441222/article/details/80751390 Redis的哨兵机制是官方推荐的一种高可用&#xff08;HA&#xff09;方案&#xff0c;我们在使用Redis的主从结构时&#xff0c;如果主节点挂掉&#xff0c;这时是不能自动进行主备切换和通知客户端主节点下…

涨点神器:基于Yolov8小目标遮挡物性能提升(SEAM、MultiSEAM)

1.遮挡物检测简介 不同的目标检测应用场景有不同的检测难点,小目标、多尺度以及背景复杂等问题,被遮挡的物体仍然是最先进的物体检测器面临的挑战。本文尝试解决待测目标相互遮挡带来的检测困难,对于人脸遮挡提出了一个名为 SEAM 的注意力模块并引入了排斥损失来解决它,引…

机器学习入门实例-加州房价预测-3(选择与训练模型+调参)

选择与训练模型 使用线性回归 from sklearn.linear_model import LinearRegressionfrom sklearn.metrics import mean_squared_errorlin_reg LinearRegression()lin_reg.fit(housing_prepared, housing_labels)housing_predictions lin_reg.predict(housing_prepared)lin_ms…

直播预告 | TDengine Apache SeaTunnel 联合应用最佳实践

TDengine 自诞生之日起&#xff0c;除产品层面的技术创新和实力提升外&#xff0c;也在大力完善自身产品生态&#xff0c;以此进一步满足用户的业务需求、提升使用体验。 近日&#xff0c;TDengine 与 Apache SeaTunnel 展开集成合作&#xff0c;双方将于 4 月 18 日 19:00 联…

二、Java 并发编程(5)

本章概要 线程上下文切换 线程上下文切换的流程导致线程上下文切换的原因 Java中的阻塞队列 阻塞队列的主要操作Java中阻塞队列的实现 2.7 线程上下文切换 CPU 利用时间片轮询来为每个任务都服务一定的时间&#xff0c;然后把当前任务的状态保存下来&#xff0c;继续服务下…

IO多路转接—select,poll,epoll

目录 select 函数介绍 select基本工作流程 select的优缺点及适用场景 poll poll的优缺点 epoll epoll的相关系统调用 epoll_create epoll_ctl epoll_wait epoll工作原理 epoll服务器编写 epoll的优点 epoll工作方式 select 函数介绍 系统提供select函数来实现多路复…

Spring核心设计思想

目录 前言&#xff1a; Spring是什么 什么是IoC 传统开发思想 IoC开发思想 Spring IoC 什么是DI 小结&#xff1a; 前言&#xff1a; 官网中提出&#xff1a;Spring makes programming Java quicker, easier, and safer for everybody. Spring’s focus on speed, simp…

YOLOv7+单目测距(python)

YOLOv7单目测距&#xff08;python&#xff09; 1. 相关配置2. 测距原理3. 相机标定3.1&#xff1a;标定方法13.2&#xff1a;标定方法2 4. 相机测距4.1 测距添加4.2 主代码 5. 实验效果 相关链接 1. YOLOV5 单目测距&#xff08;python&#xff09; 2. YOLOV5 双目测距&…

基于springboot的招聘信息管理系统源码数据库论文

目 录 1 绪 论 1.1 课题背景与意义 1.2 系统实现的功能 1.3 课题研究现状 2系统相关技术 2.1 Java语言介绍 2.2 B/S架构 2.3 MySQL 数据库介绍 2.4 MySQL环境配置 2.5 SpringBoot框架 3系统需求分析 3.1系统功能 3.2可行性研究 3.2.1 经济可行性 …

力扣sql中等篇练习(六)

力扣sql中等篇练习(六) 1 购买了产品A和产品B却没有购买产品C的顾客 1.1 题目内容 1.1.1 基本题目信息 1.1.2 示例输入输出 1.2 示例sql语句 # 先求出既有的,然后再去筛选掉没有的 # 去重用不了内连接 SELECT t1.customer_id,c.customer_name FROM ( SELECT distinct cust…

《Spring MVC》 第二章 第一个程序

前言 Spring MVC 是 Spring 框架提供的一款基于 MVC 模式的轻量级 Web 开发框架。 Spring MVC 本质是对 Servlet 的进一步封装&#xff0c;其最核心的组件是DispatcherServlet&#xff0c;它是 Spring MVC 的前端控制器&#xff0c;主要负责对请求和响应的统一地处理和分发。C…

C++ auto 内联函数 指针空值

本博客基于 上一篇博客的 序章&#xff0c;主要对 C 当中对C语言的缺陷 做的优化处理。 上一篇博客&#xff1a;C 命名空间 输入输出 缺省参数 引用 函数重载_chihiro1122的博客-CSDN博客 auto关键字 auto作为一个新的类型指示符来指示编译器&#xff0c;auto声明的变量必须由…

uni-app使用时遇到的坑

一.uni-app开发规范 1.微信小程序request请求需要https 小程序端&#xff1a; 在本地运行时&#xff0c;可以使用http 但是预览或者上传时&#xff0c;使用http无法请求 APP端&#xff1a; 一般APP可以使用http访问 高版本的APP可能需要用https访问 二. uni-app项目 配置App升…

Java语言请求示例,电商商品详情接口,接口封装

Java具有大部分编程语言所共有的一些特征&#xff0c;被特意设计用于互联网的分布式环境。Java具有类似于C语言的形式和感觉&#xff0c;但它要比C语言更易于使用&#xff0c;而且在编程时彻底采用了一种以对象为导向的方式。 使用Java编写的应用程序&#xff0c;既可以在一台…

如何更好的进行数据管理?10 条建议给到你

这个时代数据量的快速增长和数据复杂性的大幅度提高&#xff0c;让企业迫切的寻找更加智能的方式管理数据&#xff0c;从而有效提高 IT 效率。 管理数据库不是单一的目标&#xff0c;而是多个目标并行&#xff0c;如数据存储优化、效率、性能、安全。只有管理好数据从创建到删除…

newman结合jenkins实现自动化测试

一、背景 为了更好的保障产品质量和提升工作效率&#xff0c;使用自动化技术来执行测试用例。 二、技术实现 三、工具安装 3.1 安装newman npm install -g newman查看newman版本安装是否成功&#xff0c;打开命令行&#xff0c;输入newman -v&#xff0c;出现 版本信息即安…

浅述 国产仪器 6362D光谱分析仪

6362D光谱分析仪&#xff08;简称&#xff1a;光谱仪&#xff09;是一款高分辨、大动态高速高性能光谱分析仪&#xff0c;适用于600&#xff5e;1700nm光谱范围的DWDM、光放大器等光系统测试&#xff1b; LED、FP-LD、DFB-LD、光收发器等光有源器件测试&#xff1b;光纤、光纤光…