[發(fā)明專利]自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910049884.9
• 申請(qǐng)日: 2009-04-23
• 公開（公告）號(hào): CN101549683A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張秀彬;焦東升;應(yīng)俊豪;程遠(yuǎn);錢斐斐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B60T7/12
• 分類號(hào): B60T7/12;G06K9/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種車輛智能化技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能方法。

背景技術(shù)

眾所周知，道路深坑與障礙物往往會(huì)導(dǎo)致急速行駛車輛發(fā)生重大交通事故。隨著交通的飛速發(fā)展和汽車持有量的迅速增長(zhǎng)，如果車輛不具備智能識(shí)別深坑和障礙物的技術(shù)功能，由于路面突然出現(xiàn)的深坑或障礙物而釀成的交通事故勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)明顯上升的趨勢(shì)。

如何使車輛對(duì)前方路面深坑與障礙物具備自動(dòng)檢測(cè)與判斷的技術(shù)功能，目前已經(jīng)有諸多的專家對(duì)此類技術(shù)開展了大量的研究工作，但是，現(xiàn)有的研究工作基本上仍是停留在理論上的探討，無(wú)法進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。其中，較具代表性的是：法國(guó)的BELFORT-MONTBELIARD大學(xué)系統(tǒng)與交通實(shí)驗(yàn)室，利用邊緣匹配和場(chǎng)景重建提取目標(biāo)，但只限于識(shí)別近距離的目標(biāo)；日本東芝公司的多媒體研發(fā)中心，通過(guò)仿射變換和區(qū)域匹配來(lái)判斷目標(biāo)的存在，但是應(yīng)用范圍受區(qū)域劃分的限制；美國(guó)的CARNEGIE?MELLON大學(xué)機(jī)器人研究所，利用反透視原理，通過(guò)幾個(gè)特征點(diǎn)的變換和匹配確定是否存在障礙物，但是需要依靠經(jīng)驗(yàn)值的設(shè)定，而且不適合對(duì)小目標(biāo)的尋找；北京大學(xué)機(jī)器感知國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和寧波大學(xué)的電路與系統(tǒng)研究所，采用構(gòu)建車道和車輛輪廓骨架的方法，然后通過(guò)骨架搜索來(lái)判定目標(biāo)，但是，也僅僅適用于同類型目標(biāo)的識(shí)別。因此，上述這些方法均因自身的技術(shù)局限性而無(wú)法予以推廣。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，魏怡等發(fā)表的論文“面向復(fù)雜背景中彩色立體圖像的障礙物檢測(cè)”(載《自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用》2007年第26卷第7期)，該文采用“安裝在車輛上的兩個(gè)平行攝像機(jī)在車輛行駛的一個(gè)時(shí)間段拍攝的立體視頻序列，然后經(jīng)采樣得到100幅彩色立體圖像”，對(duì)道路不作“一直保持水平”的假設(shè)，設(shè)計(jì)一套算法用來(lái)提取所有可能對(duì)行車造成安全隱患的障礙物。該算法是對(duì)基于透視理論的V-視差法的一種改進(jìn)，通過(guò)改進(jìn)算法“使之適用于提取復(fù)雜、變化背景的彩色立體圖像中的目標(biāo)”。

但是，該文所描述的技術(shù)方法存在著明顯的不足之處：(1)必須依靠一段時(shí)間里拍攝100幅彩色立體圖像形成視頻序列，圖像采集樣本過(guò)于龐大，處理器運(yùn)算量大；(2)每次識(shí)別運(yùn)算周期盡管僅“平均需要12s”，比起以往的其它算法“平均需要75s”要少得多，但是，如此識(shí)別運(yùn)算周期對(duì)于在高速公路上行駛的車輛來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值；(3)對(duì)深坑不具備檢測(cè)功能；(4)不具備對(duì)障礙物或深坑的測(cè)距功能，因此無(wú)法對(duì)車速實(shí)施有效的減速控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種自動(dòng)識(shí)別道路深坑與障礙物的車輛智能方法，使車輛在行駛過(guò)程中能夠自動(dòng)、準(zhǔn)確、快速地識(shí)別道路上出現(xiàn)的深坑或障礙物，并依據(jù)對(duì)深坑和障礙物離開車輛的距離產(chǎn)生減速乃至剎車指令，能夠有效避免交通事故的發(fā)生。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括如下步驟：

步驟一，構(gòu)建硬件系統(tǒng)，給車輛配置一對(duì)針孔攝像頭，分別安裝在車輛前遠(yuǎn)視燈的內(nèi)側(cè)邊緣位置，完成兩個(gè)攝像頭的參數(shù)標(biāo)定，其中，安裝于車輛左前方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)的針孔攝像頭稱為左目針孔攝像頭，安裝于車輛右前方遠(yuǎn)視燈內(nèi)側(cè)的針孔攝像頭稱為右目針孔攝像頭，作為一種雙目視感圖像傳感器用于采集車輛前方路面的景物圖像。

雙目視感圖像傳感器、信號(hào)處理器、車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器構(gòu)成本發(fā)明的硬件系統(tǒng)，其工作過(guò)程是：信號(hào)處理器對(duì)兩個(gè)針孔攝像頭采集到的兩幅道路景物圖像實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，在圖像上識(shí)別出前方路面上是否存在深坑或障礙物，并準(zhǔn)確計(jì)算出該深坑的深度或障礙物的高度以及他們離開車輛的距離，最后將這些識(shí)別與計(jì)算結(jié)果結(jié)合當(dāng)前車速，轉(zhuǎn)換成控制指令輸出到車速操控機(jī)構(gòu)和語(yǔ)音提示器；在控制指令的作用下，車速操控機(jī)構(gòu)能夠?qū)崟r(shí)地降低車速以致停車，同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音提示器警示駕駛員前方可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)路況。

所述攝像頭的參數(shù)標(biāo)定，是指通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算得到攝像頭成像的幾何模型參數(shù)和攝像頭所處的位姿參數(shù)，包括攝像頭內(nèi)、外參數(shù)的標(biāo)定。計(jì)算機(jī)視感檢測(cè)技術(shù)是從攝像頭獲取的圖像出發(fā)，計(jì)算空間中物體的幾何信息，從而識(shí)別、理解或重構(gòu)空間物體，而空間物體的幾何信息是由攝像頭成像的幾何模型參數(shù)和攝像頭所處的位姿參數(shù)所決定的。對(duì)于計(jì)算機(jī)視感系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)有著不同的精度要求，所要標(biāo)定的參數(shù)也不盡相同，因此采用的標(biāo)定方式和過(guò)程也有所不同。若需要較高的測(cè)量精度，則需采用較復(fù)雜的成像模型，并且在標(biāo)定過(guò)程中需要高精度的輔助標(biāo)定參照物。

根據(jù)計(jì)算機(jī)圖像坐標(biāo)系像素點(diǎn)坐標(biāo)(u，v)和世界坐標(biāo)系空間三維坐標(biāo)(X_W，Y_W，Z_W)之間的關(guān)系：