[發明專利]估計路面高度形狀的方法和系統

在審

• 申請號: 201310063898.2
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN104021368A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 陳超;師忠超;魯耀杰;王剛
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 黃小臨

技術領域

本發明通常涉及圖像處理領域，且更具體地涉及基于立體視覺的視差圖來估計路面高度形狀的技術。

背景技術

如今，隨著圖像處理技術的不斷深化發展，人們已經不能滿足于僅反映物體的平面視覺的二維圖像了，人們已經越來越注意到還能反映物體的遠近、凸凹和深淺的立體感的立體視覺、例如3D/三維技術，并研究和產生了諸多應用。

人的左右眼在觀察物體時存在視差，這一發現奠定了雙目立體視覺的理論基礎。雙目立體視覺是由不同位置的兩臺攝像機(所謂雙目攝像機)或者一臺攝像機經過移動或旋轉拍攝同一場景，通過各種算法匹配出相應像點，從而計算出該像點的視差并生成視差圖，然后基于三角測量原理恢復該像點的深度（距離）信息。該雙目立體視覺計算像點的視差圖的計算和生成已經是本領域技術中公知的，其詳細算法和過程在此不贅述。

這種立體視覺的應用范圍非常廣泛，諸如三維電影、基于三維技術的道路檢測、行人檢測、自動駕駛等等應用。

而隨著對機動車的自動化要求的不斷提高，能夠感知可靠的立體道路環境的立體視覺應用對于車輛的安全輔助/自主駕駛十分重要，尤其是對于環境遠復雜于高速公路、鄉間道路的城市道路。如何能夠更準確地且高效地檢測出道路本身以及道路的高度等各種參數已經成為研究的重點。如果能夠準確地得到道路的包括高度的各種參數，則可以通過這些參數來獲得更為廣泛的應用，例如位于道路上某處的行人、車輛或建筑物的實際高度計算等等。

已知的技術也對道路的檢測提出了一些解決方案。例如，下面列出兩篇相關文獻：

相關文獻1：題為“A?Complete?U-V-Disparity?Study?for?Stereovision?Based?3D?Driving?Environment?Analysis”，作者為Zhencheng?Hu,Francisco?Lamosa,Keiichi?U?chimura，Kumamoto?University于Proceedings?of?the?5th?international?Conference?on?3-D?Digital?Imaging?and?Modeling刊登的,日期為2005年6月13日。

相關文獻2：發明人為Nakano的于2009年2月12日在美國專利局公開的題為“Image?Processing?Apparatus?and?Method”的美國專利申請公開號US2009/0041337A1。

其中，相關文獻1描述了一種基于立體視覺的道路場景分析算法，其先從原始視差圖中構造V視差圖，然后通過對整個V視差圖進行一系列運算來區分道路平面、非道路區域、障礙物等。由于通常道路場景包括了行人、建筑物、道路、障礙物等等對象而變得非常復雜，因此對整個V視差圖進行運算的計算量極大，且這種運算非常容易受到道路場景中各個對象的影響而導致道路檢測錯誤。

而相關文獻2描述了一種基于三維信息檢測道路標線的算法。其只適用于有清晰的道路標線的場景，例如標線清晰的高速公路等，然而對于無道路標線或道路標線不清楚的道路、例如鄉間道路、某些城市道路和某些高速公路、國道、省道等等則無法進行準確且高效的道路檢測。

因此，需要一種能夠準確且高效地針對各種道路進行路面高度檢測和估計的解決方案。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種在道路場景中估計路面高度形狀的方法，包括：獲得道路場景的視差圖；基于所述視差圖檢測路面感興趣區；基于所述路面感興趣區確定多個路面感興趣點；以及基于所述多個路面感興趣點來估計路面高度形狀。

優選地，所述基于所述視差圖檢測路面感興趣區的步驟可以包括：選取所述視差圖的下部視差圖；對所述下部視差圖進行二值化以得到二值圖；對所述二值圖進行形態學腐蝕；選擇在形態學腐蝕后的圖像中的預定部分中設置一個或多個種子；基于所述一個或多個種子進行區域生長；將區域生長后得到的區塊作為路面感興趣區。

優選地，所述預定部分可以覆蓋路面的一部分但不超出路面邊界。

優選地，所述預定部分可以位于圖像的中下方。

優選地，基于所述路面感興趣區確定多個路面感興趣點的步驟可以包括：對所述路面感興趣區進行后處理；將經過后處理的路面感興趣區和所述視差圖的交集作為所述多個路面感興趣點。