[發明專利]一種車輛駕駛路徑偏移的識別方法及系統

在審

• 申請號: 201710717866.8
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107577996A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 陳分雄;尹關;何澤兵;左宏進;陶然;劉建林;黃華文;王典洪;唐曜曜
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 龔春來

技術領域

本發明涉及智能輔助駕駛領域，更具體地說，涉及一種車輛駕駛路徑橫向偏移的識別方法及系統。

背景技術

目前，國內外相關研究機構對無人駕駛汽車已展開了廣泛深入的研究，研制的產品技術性能不斷提高，2011年7月中旬，由國防科技大學自主研制的紅旗HQ3無人車從京珠高速長沙楊梓沖收費站出發，歷時3小時22分鐘到達武漢，總里程286公里，行駛過程中自主超車67次，全程自主駕駛平均時速87公里，達到了世界領先水平；北京理工大學也是國內最早開始研究無人駕駛的單位之一，2013年，北京理工大學與比亞迪汽車有限公司簽訂合作協議，打造了一個用于研究和測試無人駕駛汽車的實驗平臺，并于去年在北京三環線上實現了全功能自動駕駛路測，無人車全程行駛平穩；百度深度學習研究院將視覺、聽覺等識別技術應用在無人汽車系統的研發中，提高了無人車的實用性。在今年4月份的上海車展上，百度高調宣布向所有合作伙伴免費開放無人駕駛能力，這將再一次加速無人駕駛的發展。傳統車企方面，北汽、上汽、東風等企業也都開始了無人駕駛的研發，并相繼展示了它們的研究成果，2016年4月，位于光谷的依迅公司發布了其聯合武漢大學、華為、東風共同開發的北斗自動駕駛技術，且依迅公司將4G、5G通信技術運用到無人駕駛技術中來，使得車載端不再需要進行繁雜的運算，解決了散熱和成本等現實問題，保證無人駕駛車輛的可靠運行。

目前，無人駕駛系統的實現主要有兩種方法，其中一種是基于英偉達公司提出的端到端學習模型來實現的，這種方法直接訓練一個深度卷積神經網絡(CNN)，形成一種輸入圖像到駕駛決策之間的映射關系，從而讓汽車具備自主駕駛的能力。這種方法不需要人類提供駕駛汽車的先驗知識，只需要告訴計算機在不同場景下應該做出何種反應，經過不斷的訓練最終讓車輛學會駕駛行為，驗證了端到端學習的可行性。

Comma.ai公司提出了另一種基于端到端學習的自動駕駛模擬器。利用變分自編碼器 (VAE)和生成式對抗網絡(GAN)實現道路視頻預測的代價函數，然后在此基礎上訓練一個基于循環神經網絡(RNN)的轉換模型，可以對未來幾幀駕駛畫面進行預測，包括車道線、靠近車輛、前車駛離等駕駛事件。但該模型無法訓練出彎道場景。

普林斯頓大學的Chenyi Chen等提出的DeepDriving算法在開源賽車游戲TORCS上進行駕駛仿真。這種算法也是以圖像作為輸入，但并不直接輸出駕駛行為，而是輸出以車輛的角度、與車道線和前方車輛的距離等13個參數來描述當前駕駛環境，從而進行駕駛決策。普林斯頓的另一項工作在大量的真實駕駛數據集上訓練車輛的駕駛行為。這些基于端到端學習的方法步驟簡單，能利用圖片中的全部信息，但需要大量的數據進行訓練，且無法適應復雜的駕駛場景。

另一種實現無人駕駛的方法是分為感知加決策兩個部分來做的，其中感知部分是無人車采集周邊環境的重要環節，主要包括車道、車輛、行人、交通標志等駕駛場景中的主要信息。目前感知部分的實現有很多方法，其中提出的基于激光雷達的道路邊緣與十字路口檢測得到了較好的精度。利用激光雷達還能與傳統地圖結合，生成高精地圖，實現車道級的定位。激光雷達精度高，適合進行測距、定位等，但其現階段成本極高，不利于商業應用。

計算機視覺算法在視覺感知中的應用越來越廣泛，傳統的計算機視覺算法主要有基于先驗知識、基于立體視覺以及基于運動信息的三種方法。其中先驗知識主要包括目標的幾何特征、紋理、顏色等信息，例如DPM算法就是利用目標幾何信息實現目標檢測的。但這些方法都是采用一些人工提取的特征，對圖像的表達不夠準確，因此精度較低。

最近，Shaoqing Ren、Ross Girshick等提出的一系列基于深度學習的算法將目標檢測的精度不斷提高，其中Faster R-CNN算法達到了73.2％的精度，但這些算法的實時性不高； R Girshick等提出的YOLO算法的計算速度大幅提升，適合實時應用，但是以犧牲精度為代價。

基于上述原因，目前在車輛無人駕駛領域，車輛駕駛路徑橫向偏移的識別方法及系統均存在場景的適用性低、成本高、精度低、實時性低等中的一種或者多種缺陷，該些缺陷同樣存在于有人駕駛的車輛之中。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對上述的目前的車輛駕駛路徑橫向偏移的識別方法及系統均存在場景的適用性低、成本高、精度低、實時性低等中的一種或者多種技術缺陷，本發明提供了一種車輛駕駛路徑橫向偏移的識別方法及系統。

根據本發明的其中一方面，本發明為解決其技術問題，提供了一種車輛駕駛路徑橫向偏移的識別方法，包含如下步驟：