[發(fā)明專利]一種快速的高速公路路面分割和攝像機(jī)定位的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810088021.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108230330B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王亞濤;江龍;趙英;鄭全新;張磊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京同方軟件有限公司
• 主分類號: G06T7/10
• 分類號: G06T7/10;G06T7/70
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• 代理人: 暫無信息

1.一種快速的高速公路路面分割和攝像機(jī)定位的方法，它的方法步驟為：

首先，對大量的有代表性的圖像訓(xùn)練樣本，標(biāo)注路面區(qū)域的五個關(guān)鍵特征點(diǎn)和攝像機(jī)的位置信息，其次定義損失函數(shù)，最后進(jìn)行深度學(xué)習(xí)迭代訓(xùn)練，當(dāng)訓(xùn)練收斂之后，選擇當(dāng)前的訓(xùn)練模型作為結(jié)果模型；

1）樣本收集和模型訓(xùn)練：

收集不同路面的圖像數(shù)據(jù)，對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)注，標(biāo)注路面區(qū)域的五個點(diǎn)為路面區(qū)域的五個邊界關(guān)鍵點(diǎn)，其中上面兩個點(diǎn)為路面邊緣，下面三個點(diǎn)為兩個路面邊緣點(diǎn)和圖像的邊界點(diǎn)；

圖像上面部分的兩個點(diǎn)在標(biāo)注過程中，根據(jù)圖像大小，動態(tài)設(shè)置上面兩個點(diǎn)的高度線位置信息，該高度線與路面邊緣的交點(diǎn)作為上面兩個邊界關(guān)鍵點(diǎn)；

對坐標(biāo)位置采用相對于圖像的高度和寬度的比例進(jìn)行歸一化操作，即相對坐標(biāo)位置信息；

對攝像機(jī)位置采用相對于路面的位置信息；

2）網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)：

設(shè)計(jì)了如下的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，分為3個conv層，3個pool層，4個Relu層和2個全連接層；其中conv層的作用是提取圖像中具有平移、旋轉(zhuǎn)、尺度不變的特征，同時完成對圖像特征維度降維，防止過擬合，提高模型泛化能力；卷積層的特點(diǎn)包括局部感知、參數(shù)共享、多核卷積；第一個conv層具有96個卷積核，每個核的大小為5*5，步長為2，第二個conv層具有96個卷積核，每個核的大小為3*3，步長為2，第三個conv層具有128個卷積核，每個核的大小為3*3，步長為2；

pool層的卷積核為只取對應(yīng)位置的最大值或者平均值，并且不經(jīng)過反向傳播的修改；

Relu層是線性修正函數(shù)層，梯度計(jì)算公式為：1{x>0}，正向傳播過程中，Relu函數(shù)僅需要設(shè)置閾值，如果x<0,f(x)=0，如果x>0,f(x)=x；

全連接是矩陣乘法，共有兩個全連接層，第一個全連接層主要完成將高維數(shù)據(jù)降維的作用，使數(shù)據(jù)特征維度降低到192維，然后再經(jīng)過第二個全連接層的處理，輸出11維的結(jié)果信息，即是模型最終的輸出結(jié)果信息；

3)模型損失函數(shù):

針對回歸路面位置和攝像機(jī)位置兩類數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)了綜合損失函數(shù)，其中路面位置信息的10維數(shù)據(jù)與攝像機(jī)位置的1維數(shù)據(jù)具有不同的權(quán)重，該函數(shù)的定義和特征如下所示：

4)模型訓(xùn)練：

模型訓(xùn)練過程包括4步，這4步被分為兩個階段：

第一階段，前向傳播階段：

a）從樣本集中提取樣本(X,Yp)，將X輸入網(wǎng)絡(luò)；

b）計(jì)算相應(yīng)的實(shí)際輸出Op；

在此過程中，原始圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)模型的處理，完成3次conv運(yùn)算和3個pool運(yùn)行，進(jìn)行2次全連接運(yùn)算，最終輸出結(jié)果信息；

第二階段，后向反饋階段：

a）根據(jù)實(shí)際輸出Op結(jié)果與GroundTruth通過損失函數(shù)計(jì)算Loss值，計(jì)算該Loss值對各層卷積核的偏導(dǎo)值；

b）根據(jù)偏導(dǎo)值及學(xué)習(xí)率反向傳播調(diào)整模型參數(shù)；

5)模型預(yù)測:

根據(jù)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)果會輸出11維的數(shù)據(jù)，其中前10維代表路面的5個關(guān)鍵點(diǎn)的（x,y）坐標(biāo)信息，第11維表示攝像機(jī)相對于路面的位置信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述快速的高速公路路面分割和攝像機(jī)定位的方法，其特征在于，所述損失函數(shù)采用歐氏距離。