[發明專利]一種基于雙目視覺與V2X通信的協同預警設備與方法

在審

• 申請號: 201810988867.0
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109143215A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 蔣建春;白杰文;李玉環;歐小龍;曾素華;岑明;楊允新;張號;劉紅東
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01S11/12
• 分類號: G01S11/12;H04L29/08;H04W4/40;H04W4/44;H04W4/46
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅;陳棟梁

1.一種基于雙目視覺與V2X通信的協同預警設備，其特征在于，包括：車載雙目攝像機、信息處理模塊、V2X通信模塊、高精度定位模塊以及蜂窩通信模塊，所述車載雙目攝像機用于采集左視圖和右視圖并對其進行標定校正，并傳輸給信息處理模塊；

所述信息處理模塊用于采用車道邊緣檢測算法對圖像有效區域進行分割，再利用物體檢測算法檢測左右視圖的障礙物；

所述高精度定位模塊用于通過建立以車輛為中心的三維坐標系，獲取車輛中心位置的GPS信息和雙目攝像機相對于車輛中心的三維坐標，建立坐標映射模型得到雙目攝像機的GPS信息；基于立體匹配算法對校正后左右視圖的障礙物基元進行匹配，得到障礙物相對攝像機的三維坐標，同時與攝像機自身的高精度GPS也通過坐標映射模型計算出障礙物精確的GPS；

所述V2X通信模塊用于把計算出來的障礙物的GPS信息及障礙物的類型、尺寸和狀態信息向周圍車輛廣播以及通過蜂窩網絡分別傳輸到地圖云平臺和車聯網云平臺，進行地圖實時更新及障礙物信息的管理；通過數據融合算法判斷對自身車輛有效的障礙物，再設計預警方法輔助車輛安全駕駛。

2.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺與V2X通信的協同預警設備，其特征在于，所述雙目攝像機由兩個規格參數完全一樣的攝像機組成，并按一定基線距離水平固定放置在車輛上。

3.根據權利要求2所述的一種基于雙目視覺與V2X通信的協同預警設備，其特征在于，所述雙目攝像機分別采集左視圖和右視圖并對其進行標定和校正，具體包含以下步驟：(1)將雙目攝像機水平固定在車上，通過信息處理模塊控制攝像機的旋轉角度，攝像機之間的基線距離以及拍照像素，并使其不變；(2)利用立體標定方法對雙目攝像機進行標定，計算雙目攝像機的內外參數矩陣和畸變參數，其中內參數矩陣包括像素坐標中心點坐標、焦距；外參數矩陣包括旋轉矩陣R和平移矩陣T，旋轉矩陣描述了世界坐標系的坐標軸相對于攝像機坐標軸的方向，平移矩陣描述了在攝像機坐標系下空間原點的位置；畸變系數包括徑向畸變和切向畸變。

4.根據權利要求1所述的一種基于雙目視覺與V2X通信的協同預警設備，其特征在于，所述信息處理模塊用于采用車道邊緣檢測算法對圖像有效區域進行分割具體包括：(1)首先提取出車道線或者護欄的顏色、紋理、形狀特征，通過線性擬合出車道邊緣的完整信息；(2)利用ROI圖像切割算法把車道線以外的圖像分離開，只保留車道線或者護欄內側的區域。

5.一種基于權利要求1-4之一所述設備的協同預警方法，包括以下步驟：

利用立體標定方法對攝像機進行標定，計算出兩個攝像機的內外參數和畸變系數，根據計算出的這些參數再利用立體校正方法對兩個攝像機進行消除畸變和行列對準，使左右視圖的成像原點坐標一致；

基于車道邊緣檢測算法對圖像有效區域進行分割，保留車道線以內的區域，再基于物體檢測算法檢測左右視圖的障礙物并對其像素位置和類別進行標記；

基于物體檢測算法對左右視圖的障礙物進行實時檢測，識別出障礙物的狀態、尺寸和類別；

通過高精度定位模塊獲取車輛中心位置的GPS信息，建立基于車輛的三維坐標系，同時基于車輛中心位置的GPS信息和雙目攝像機相對于車輛中心的三維坐標，通過坐標映射模型得到雙目攝像機的GPS信息；

基于特征的立體匹配算法對校正后左右視圖的障礙基元物進行匹配，得到視差圖，再根據視差圖計算出障礙物相對雙目攝像機的三維坐標，通過上述相同的坐標映射模型得到障礙物精確的GPS信息；

然后把所述障礙物精確的GPS信息以及障礙物的狀態、尺寸和類別通過V2X通信設備向周圍車輛廣播，增加車輛對其他障礙物的透視率；

同時，車輛通過V2C通信實時傳輸到地圖云平臺實時更新地圖，以及傳輸到車聯網云平臺實現對障礙物信息的管理，再建立數據融合算法識別與判斷障礙物，將這些障礙物的信息以高精地圖對象或者直接廣播給區域車輛的方式進行預警，輔助車輛安全駕駛。