[發明專利]一種基于車道平面幾何模型驅動的前方車輛單目視覺的測距方法

有效

• 申請號: 201710930473.5
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107796373B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 劉永濤;趙俊瑋;賴延年;喬潔;華珺;周文財
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G01C11/04
• 分類號: G01C11/04;G01C3/00;G06T7/80;G06T7/73;G06T7/277;G06K9/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于車道平面幾何模型驅動的前方車輛單目視覺的測距方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對CCD攝像頭進行標定，得到有效焦距f、CCD攝像頭高度h和CCD攝像頭俯仰角θ；

步驟2，利用CCD攝像頭采集前方目標車輛圖像；

步驟3，利用融合Haar-like特征與Adaboost算法識別步驟2中獲取的前方目標車輛圖像中的前方目標車輛；

步驟4，利用粒子濾波法對步驟3中所獲取的前方目標車輛進行跟蹤；

步驟5，根據所得的每一幀圖像中前方目標車輛構建該幀圖像中車道平面幾何的縱向車距測量模型，得到該幀圖像中目標靶源縱向感知距離y；

步驟6，根據上述所得的每一幀圖像中前方目標車輛構建車輛測距誤差動態補償模型，得到縱向測量誤差值z；

步驟7，根據步驟5中所得的目標靶源縱向感知距離y和縱向測量誤差值z計算該幀圖像中前方目標車輛與本方車輛之間的縱向車距Y_W(P)；

步驟6中，前方目標車輛測距誤差動態補償模型的構建，具體包括以下步驟：

第一步，固定CCD視覺傳感器，運用步驟1所述的標定方法進行CCD攝像頭的內外參數標定并記錄；

第二步，固定目標靶源的離地高度，沿道路縱向每隔5m移動目標靶源，使其在距離CCD視覺傳感器[10m,100m]范圍內變化，并用CCD攝像頭記錄目標靶源在各個位置的圖像；

第三步，調整目標靶源的離地高度，使其在[0.2m,1m]內變化，重復第二步；

第四步，采用matlab處理第三步所得圖像，分析目標靶源在不同離地高度和不同縱向位置的測量誤差。

2.根據權利要求1所述的一種基于車道平面幾何模型驅動的前方車輛單目視覺的測距方法，其特征在于：步驟3中，利用融合Haar-like特征與Adaboost算法識別步驟2中獲取的前方目標車輛圖像中的前方目標車輛的具體方法：

S1，根據步驟2中所得的前方目標車輛圖像建立樣本集，利用Adaboost算法選取樣本集中的車輛訓練樣本的有效Haar-like特征，每個有效Haar-like特征產生對應的弱分類器，將弱分類器加權組合變成強分類器，最后采用瀑布型分類器進行級聯，得到特征樣本的級聯分類器；

S2，取海量的車輛訓練樣本并對該車輛訓練樣本進行有效Haar-like特征提取，之后將有效Haar-like特征輸入到特征樣本的級聯分類器進行車輛存在性檢測，得到Adaboost級聯分類器；

S3，根據CCD攝像頭的固定位置，確定前方目標車輛圖像中的感興趣區域，采用S2中所得的Adaboost級聯分類器對感興趣區域進行車輛存在性檢測，最終獲得前方目標車輛圖像中的前方目標車輛。

3.根據權利要求1所述的一種基于車道平面幾何模型驅動的前方車輛單目視覺的測距方法，其特征在于：步驟5中，通過步驟1中對CCD攝像頭進行標定所得，基于車道平面幾何的縱向車距測量模型中設CCD攝像頭的光心為C點、光心C點在路面上的投影點為世界坐標系原點O點、前方車輛的測距特征點為P、車輛向前行駛的方向為世界坐標系的X_W軸、世界坐標系的Z_W軸垂直于路面朝下、CCD攝像頭成像平面為A′B′F′E′、遠視角平面為CEF、光軸中心所在平面為CMN和測距特征點所在平面為CC₂D，其中，CCD攝像頭的光軸CC₁與成像平面A′B′F′E′的交點為C₀點，則CC₀為CCD傳感器的焦距，即CC₀＝f；圖像中前方目標車輛的近視場圖像下邊緣點A與成像平面A′B′F′E′交于G′點，遠視場下邊緣點B與成像平面A′B′F′E′交于H點；前方車輛的測距特征點P投影到世界坐標系X_W軸的點為P'，其中，目標靶源縱向感知距離即為OP′的長度。

4.根據權利要求3所述的一種基于車道平面幾何模型驅動的前方車輛單目視覺的測距方法，其特征在于：步驟5中，目標靶源縱向感知距離y的計算公式為：

式中，v₀為光心縱向圖像坐標，v(P₀)為特征點縱向圖像坐標，dy為單位像元的縱向長度。