[發明專利]一種基于空中視野的曲折道路信息提取與表示方法

有效

• 申請號: 201910339993.8
• 申請日: 2019-04-25
• 公開（公告）號: CN110210298B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 劉景泰;王鴻鵬;李鵬鵬;朱明月
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G06V10/25
• 分類號: G06V10/25;G06V10/44;G06V20/56;G06T5/00;G06T5/30;G06T7/11;G06T7/40;G08G1/01;G08G1/048;G08G1/0967;G08G1/0968
• 代理公司: 天津市尚儀知識產權代理事務所(普通合伙) 12217
• 代理人: 高正方

本發明公開了一種基于空中視野的曲折道路提取與表示方法，其特征在于，首先是根據空中全局視野視頻流獲取道路所在區域圖像信息，并結合灰度值等級分級原理和拉普拉斯算子銳化紋理原理等方法提取道路，得到覆蓋整個路面的離散點數據。其次是根據參照點信息對道路離散數據進行矯正，實現圖像坐標系到世界坐標系的轉換。再次利用上面矯正后的道路數據進行幾何參數擬合，用直線、圓弧、三次函數線三種線段，實現曲率連續的自由道路線擬合。實現了從空中全局圖像中提取曲率連續的幾何參數表示的曲折道路線，將辨識的幾何參數傳給地面智能駕駛車輛，可以為車輛提供全局下的路徑參考。

技術領域

本發明涉及道路識別，尤其涉及一種基于空中視野的曲折道路信息提取與表示方法。

背景技術

隨著無人駕駛技術的發展，不同場景下道路提取技術不斷進步。研究范圍涵蓋室內、城市和非結構化區域，常用設備主要有相機和激光雷達。技術方案最初為利用地面智能車輛車載的視覺或激光檢測前方道路及周邊環境，得到自己的安全區域，并對前方道路進行提取從中得到自己的可運行軌跡，如Keyu?Lu等人(A?hierarchical?approach?for?roaddetection[C]//IEEE?International?Conference?on?RoboticsAutomation.IEEE,2014)的技術方案。這種技術從智能駕駛車輛本體角度識別道路，是無人駕駛過程中必不可少的。但是由于車載設備視野狹小，為保證安全往往要降低速度。隨著空中拍攝技術的發展，越來越多的研究開始利用空中全局視野作為輔助條件，給地面設備以參考，如Jan?D.Wegner等人(A?higher-order?CRF?model?for?road?network?extraction[C]//Computer?VisionPattern?Recognition.IEEE,2013)利用空中影像提取出道路區域。近來，隨著硬件計算性能的提高和深入學習算法的進步，越來越多的道路提取算法被提出，如中國科學院自動化研究所模式識別國家實驗室Cheng?G等人(Automatic?Road?Detection?and?CenterlineExtraction?via?Cascaded?End-to-End?Convolutional?Neural?Network[J].IEEETransactions?on?GeoscienceRemote?Sensing,2017,55(6):3322-3337)利用卷積神經網絡來提取道路中心線。但只是從圖像處理的角度得到的中心線的位置信息，并未考慮機器人行駛過程中軌跡線要曲率連續才能保持速度連續。我國的道路是結合車輛的行駛特性而建設的(道路幾何設計對車輛行駛特性的影響機理研究[D].西南交通大學,2010)，因此在提取道路中心線時應符合道路原始設計政策，從而符合智能車輛的運動特性。綜上，上述現有的方法尚未能從全局圖像到曲率連續的道路線提取。

發明內容

本發明目的是針對傳統智能駕駛道路識別僅針對前方局部視野的不足，提供一套全局視野下的曲折道路提取方法，可以用于地面智能駕駛車輛的軌跡規劃，有利于加速其通過道路時間。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種基于空中視野的曲折道路信息提取與表示方法，包括以下步驟：

步驟A：提取路面離散數據；

步驟B：對離散數據進行幾何參數擬合；

步驟C：采用較少的幾何數據完整的數學公式化表達復雜的道路曲線，辨識出基于復雜道路數學模型表達的幾何參數并傳給地面智能駕駛車輛。

優選地，所述步驟A包括以下幾個子步驟：

A1：利用無人機設備于某一高度獲得空中全局視野視頻流并獲取道路所在區域圖像信息；

A2：結合灰度值等級分級原理，利用灰度值的亮度等級不同，區分道路和周圍雜質區域；

A3：運用形態學開運算，去除椒鹽噪聲，將道路區域和周圍雜質區域分離；