[發明專利]基于圖像匹配的指定道路上低速自動駕駛車輛定位及糾偏方法

有效

• 申請號: 201810522641.1
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108759823B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 林旭;李梓寧;朱林炯;王文夫;潘之杰;吳朝暉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C21/34;G05D1/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種基于圖像匹配的指定道路上低速自動駕駛車輛定位及糾偏方法，該方法利用SURF匹配算法和FLANN快速搜索算法對定位的處理時間行了改善，有效地降低了雙目視覺SLAM算法的處理時延帶來的影響，魯棒性強；通過利用霍夫變換來識別道路兩側的現狀對象，從而判斷車輛是否發生左右偏移并進行實時糾偏，算法簡單易行，實時性高。本發明依靠自動駕駛車輛和雙目視覺傳感器，不需要對車輛進行大幅度改裝，降低了車輛的復雜性與成本，且在定位和糾偏過程，從雙目攝像頭采集圖像，到目標車輛執行控制指令，全程無需人工參與，可以實現真正意義上的定位和糾偏自動化。

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，具體涉及一種基于圖像匹配的指定道路上低速自動駕駛車輛定位及糾偏方法。

背景技術

隨著自動駕駛技術的普及，高精度、低成本、高效率的技術正成為研究的熱潮，目前在自動駕駛車輛自定位方面有多種方法，其中主要分為兩個方向：內傳感器定位和外傳感器定位。

內傳感器通過感知自身的運動變化計量累計位姿變化，主要應用于準確的已知出發點和固定不變的速度和方向的自動駕駛系統中，其中主要有兩種：里程計和慣性傳感器(陀螺儀、加速度計)；輪子碼盤(又叫輪式里程計)通過事先知道車輪的直徑計數車輪轉速得出速度和位移；以差分兩輪為例子，根據兩個輪子的轉圈數差可以推算出運動主體角度的變化。慣性傳感器可以測量出線性加速度和角速度，通過積分可以推算出累計位移和角度變化。內傳感器的定位都依賴于一個起始位姿通過不停積分，在起始位姿基礎上合并相對位姿，進而推算出新時刻的位姿。內傳感器定位方法存在以下不足：

(1)不依賴于外部環境，不對外部環境做先驗假設，因而無法感知車輛方向的變化，若果車輛和指定的行駛方向發生偏差無法糾正。

(2)它推算的是累計位姿變化，所以絕對定位需要一個準確的起始位姿，起始不對，后面定位都不準。

(3)該方法既然是累計變化，如果每一步累計引入誤差，不管誤差多小，在后續長時間的積累下，都會是一個很大的誤差，累計誤差到最后將會導致無法估量的錯誤。

而在外傳感器定位方面上，原理主要是通過外傳感器通過感知周遭環境，來輔助定位自己的位姿，其中分類主要有GPS接收、2D單目攝像頭、雙目攝像頭、深度攝像頭、激光雷達等，其事先在車載電子系統中安裝有GPS或者激光雷達、攝像頭等裝置，并通過車載裝置接收傳感器信息來獲取自身位置信息。上述外傳感器單獨使用存在以下不足：

(1)GPS獲取位置信息的頻率不會很快，大概10Hz的樣子，對于運動速度很慢的運動主體，還湊合能用，對于自動駕駛這個高速行駛的運動主體，需要更高的頻率獲取位姿；GPS信號很容易被遮擋，室內定位基本用不上GPS，汽車過隧道的時候，會有相當長的時間無GPS信號；GPS浮動誤差較大，精度智能保證在幾十米以內的范圍，對室外定位精度要求比較高的場景，GPS無法單獨解決定位問題。

(2)激光雷達在自動駕駛領域，高精地圖的采集及定位應用，一般使用的是多線激光雷達方案，缺點是價格過于昂貴，無法再普通自動駕駛車輛上部署并且處理算法時間過長，不滿足高精度、低成本、高效率的需求。

以上描述了用于定位的主流傳感器，可以看到單一傳感器在解決定位問題上都有自己的優缺點；在實際應用中，需要結合多個傳感器聯合解決定位問題，以下針對幾個典型場景，描述一下多傳感器融合的情況：

(1)GPS+IMU+里程計。

GPS給出的全局錨定，可以消除累計誤差問題，不過它的更新頻率低，并且信號容易被遮擋；IMU(慣性測量單元)和輪盤里程計更新頻率高，不過有累計誤差問題，最容易想到的是收到GPS定位，使用GPS位置信息，誤差就是GPS的精度，在下一次收到GPS定位間隔中，使用IMU(角度累加)和里程計(位移累加)進行位姿累加，中間的位姿誤差是初值GPS定位誤差和中間累加誤差的積累。