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移动机器人自主定位导航算法实践 · 原理可视化

每个核心知识点一个动画讲解，共 158 个 —— 点击放大观看。

第1章ROS2 智驾小车硬件组成与差速运动

第1章2026 春课程路线图

第1章成绩构成对比

第1章结课项目计分演算

第1章往届赛道与无人车挑战杯数据

第1章形态学膨胀与腐蚀

第1章霍夫变换提取车道线

第1章透视变换生成鸟瞰图

第1章滑窗搜索与曲线拟合

第1章SAE 与国标驾驶自动化分级

第1章动态驾驶任务三层回路

第1章感知-决策-控制硬件数据流

第1章毫米波雷达与激光雷达测距原理

第1章摄像头 FOV 与远距目标像素数

第1章线控系统：从指令到执行

第1章模块化 vs 端到端自动驾驶

第1章目标检测问题设定

第2章三代机器人的演进

第2章机器人三大法则的优先级

第2章移动机器人按移动方式分类

第2章Unitree B2 关键参数速览

第2章自主移动机器人的三个关键问题

第2章感知—决策—执行闭环（Siegwart 框图）

第2章无人方程式赛车：锥桶即赛道

第2章SJTU-SRT 无人系统模块数据流

第2章16 位转向值的高低字节拼接

第2章YOLOv5 锥桶检测与 mAP 计算

第2章激光雷达锥桶提取三步法

第2章雷达点投影到图像并与 YOLO 框匹配

第2章透视投影的相似三角形推导

第2章三次贝塞尔参考线生成

第2章Frenet 坐标与横纵向运动分解

第2章横向误差模型与 LQR 转向

第2章离散 PID 计算与积分饱和

第2章纯跟踪几何推导与转角计算

第2章用 Anaconda/Miniconda 搭环境并启动 Jupyter

第2章Jupyter 编辑模式与命令模式切换

第3章计算机视觉任务与流水线

第3章图像特征：平坦、边缘与角点

第3章OpenCV 显示一张图像的四步

第3章灰度图像的矩阵存储与 0～255

第3章图像坐标 (x,y) 与矩阵索引 [行,列]

第3章HSV 颜色空间与 OpenCV 取值

第3章inRange 生成颜色掩膜

第3章颜色筛选五步流程与 bitwise_and

第3章固定阈值二值化

第3章卷积的逐步计算（课件 5×5 例）

第3章卷积与互相关：练一练答案

第3章不同卷积核的效果：平滑、移位、锐化

第3章Sobel 边缘检测

第3章Sobel、Laplace 与 Canny 对比

第3章中值滤波去除掩膜噪点

第3章OpenCV 红绿灯识别流程

第3章红绿灯识别 ROS2 话题数据流

第3章机器学习：术语、任务与训练推理

第4章自动驾驶数据闭环：车端筛选与云端标注

第4章分类、定位、检测、分割的区别

第4章标注框坐标格式换算（VOC/COCO/YOLO）

第4章IoU 交并比计算

第4章混淆矩阵与精确率/召回率计算

第4章置信度阈值对 P/R 的影响

第4章PR 曲线绘制与 11 点插值 AP

第4章滑窗、锚框、两阶段与单阶段检测流程对比

第4章YOLOv1 网格输出 7×7×30

第4章YOLOv1 损失函数与宽高开根号

第4章NMS 非极大值抑制流程

第4章YOLOv2 锚框聚类与偏移解码

第4章YOLOv3 FPN 三尺度检测头

第4章YOLOv8 训练结果解读：混淆矩阵与曲线

第4章红绿灯数据采集与 labelImg 标注流程

第4章YOLOv5 训练与 PT→ONNX 导出

第4章地平线工具链量化流程（check→preprocess→build）

第4章上板推理与 /traffic_sign 话题读取

第5章ROS 与 ROS2 发展时间线

第5章ROS = 通信 + 工具 + 功能 + 生态

第5章ROS2 十大核心概念

第5章功能包与工作空间目录树

第5章话题：发布/订阅消息传递

第5章ROS1 中经 Master 注册建立话题连接

第5章服务：同步请求/应答

第5章参数：全局共享字典

第5章ROS1 与 ROS2 架构对比（去 Master）

第5章DDS 分层：rclpy/rclcpp → rcl → RMW → DDS

第5章rclpy 发布者节点的执行流程

第5章ROS2 Humble 安装三步

第5章turtlesim：topic pub 让海龟画圆

第5章SSH 连接小车网络拓扑

第5章/cmd_vel 速度指令驱动小车

第5章NV12 图像格式与帧大小

第5章摄像头图像流水线：shared_mem → jpeg → 网页/录像

第5章videorecord.py 订阅回调与车道线数据采集

第6章人的视觉层级与CNN特征层级

第6章局部感知与参数共享

第6章简单CNN模型的数据流

第6章图像由像素构成：RGB 与十六进制颜色

第6章卷积计算：3×3 核在 5×5 输入上滑动

第6章卷积输出尺寸：步长与填充

第6章激活函数 ReLU 的作用

第6章平均池化算例

第6章最大池化算例

第6章多层处理：CONV-RELU-POOL 堆叠到 FC

第6章展平 Flattening

第6章全连接层计算 logits：猫与狐狸

第6章Softmax 把 logits 变成概率

第6章ResNet 三大贡献与获奖

第6章退化问题：56 层比 20 层更差

第6章残差块前向计算 F(x)+x

第6章普通网络与残差网络：实线与虚线跳跃连接

第6章瓶颈块与参数量对比

第6章ResNet-18/34/50/101/152 结构表与层数计算

第6章ImageNet 对比实验：plain vs ResNet

第7章AI巡线端到端流程

第7章ROI 兴趣区域与 h1/h2

第7章车道中心点标注规则

第7章ResNet18 回归中心点坐标

第7章输入归一化与 ImageNet 均值方差

第7章训练日志与最优模型保存

第7章PyTorch → ONNX 导出与红点验证

第7章OE 工具链与 Docker 环境搭建

第7章INT8 量化与 KL 校准

第7章02_preprocess 与 03_build 编译流程

第7章小车端 ROI 截取与坐标还原

第7章推理数据链：摄像头→JPEG→NV12→BPU

第7章创建 ament_python 功能包与注册节点

第7章由坐标偏差计算转角与角速度

第7章四窗口联调的节点数据流

第8章移动机器人常见传感器分类

第8章三角测距原理

第8章TOF 飞行时间测距

第8章极坐标转笛卡尔坐标

第8章雷达坐标系到车体坐标系

第8章单次应答通信协议

第8章激光雷达四步启动流程

第8章扫描-测量-单次测量三层数据结构

第8章VP100 参数解读

第8章启动雷达并查看 /scan

第8章LaserScan 下标与角度换算

第8章LaserScan 时间字段与无效值

第8章view_lidar.py 测定方位角

第8章障碍物检测节点与 /has_obs

第8章避障与巡线联调数据流

第8章避障判决：扇区、滞回与制动距离

第9章Gradio 第一个 Demo：函数变网页

第9章launch 三种访问范围与 share 链接

第9章Gradio 组件与事件支持表

第9章Gradio 运行流程：预处理-函数-后处理

第9章Interface 图像分类器：Radio+Slider 算例

第9章ChatInterface：message 与 history 的累积

第9章ERNIE Bot SDK 一次问答调用流程

第9章Temperature 温度：概率分布的锐化与平滑

第9章Top_p 核采样：累积概率截断

第9章Stream 流式输出：生成器逐块返回

第9章语音：声波与模拟→数字

第9章语音识别 vs 语音合成 vs 语音克隆

第9章百度智能云 AIP 接入流程

第9章百度语音识别 client.asr 调用与 dev_pid

第9章百度语音合成 client.synthesis 与成功判断

第9章百度 OCR 通用文字识别请求流程

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