[發明專利]基于單目相機的直道相對坡度實時預測方法、系統及裝置

有效

• 申請號: 202010189986.7
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111476106B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 李銀國;羅啟飛;陳方榮;周中奎;史豪豪;李科
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06V20/58
• 分類號: G06V20/58;G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種基于單目相機的直道相對坡度實時預測方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：通過單目相機獲取車道線圖像；通過相機標定獲得相機內參數、相機外參數，并基于所述相機外參數計算世界坐標系下相機光心坐標；

S2：基于所述車道線圖像，通過車道線檢測算法獲取車道線特征點的圖像坐標；

S3：基于所述相機內參數、相機外參數，利用相機成像模型將所述車道線特征點的圖像坐標投射到世界坐標系下Z＝0的平面上，獲得車道線特征的投射三維點曲線；所述相機成像模型為：

其中，代表投影矩陣，K為相機內參數，RT為相機外參數；u、v表示以像素為單位的圖像坐標系的坐標，Z_c為物體相機坐標下的Z軸坐標值，X_W、Y_W、Z_W分別為物體在世界坐標系下的X、Y、Z值；

S4：通過最小二乘法將所述投射三維點曲線擬合為兩條直線段；所述兩條直線段的交點為車道線坡度轉折點，具體包括以下步驟：

S41：按照所述投射三維點曲線的三維點數量N，取P＝N/2將所述投射三維點曲線分為兩部分，并定義初始移動步長為STEP＝N/2；

S42：采用最小二乘法分別對劃分后的兩部分投射三維點曲線進行直線擬合，獲得第一線段、第二線段；

S43：分別計算所述第一線段、第二線段的均方差，若所述均方差之差的絕對值大于設定值，則令STEP＝[STEP/2]，將P往均方差小的方向移動STEP并跳轉步驟S42；否則，所述第一線段、第二線段為獲得的兩條直線段；

其中，[*]代表取整，STEP＜1時，令STEP＝1；

S5：基于所述世界坐標系下相機光心坐標、兩條直線段、車道線坡度轉折點，計算車輛前方道路的相對坡度值，具體包括以下步驟：

步驟S51：分別計算所述坡度轉折點到相機光心坐標在X軸、Y軸方向上的偏移Δx、Δy；分別計算所述兩條直線段的斜率k₁、k₂；

步驟S52：基于所述偏移Δx、Δy以及斜率k₁、k₂，計算車輛前方道路的相對坡度值。

2.根據權利要求1所述的基于單目相機的直道相對坡度實時預測方法，其特征在于：步驟S1中所述基于所述相機外參數計算世界坐標系下相機光心坐標，如下式所示：

其中，x₀、y₀、z₀代表相機光心坐標，RT為相機外參數。

3.根據權利要求1所述的基于單目相機的直道相對坡度實時預測方法，其特征在于：步驟S3中所述利用相機成像模型將所述車道線特征點的圖像坐標投射到世界坐標系下Z＝0的平面上，具體包括：

將車道線特征點的圖像坐標投射到世界坐標系下Z＝0的平面，則車道線特征點的圖像坐標在世界坐標系下Z_W＝0，為：

通過上式獲取的值，結合Z_W＝0，將車道線特征點的圖像坐標投射到世界坐標系下Z＝0的平面上，便于后續進行坡度計算。

4.根據權利要求1所述的基于單目相機的直道相對坡度實時預測方法，其特征在于：步驟S52中所述車輛前方道路的相對坡度值計算公式如下：

其中，P為車輛前方道路的相對坡度值，x₁、y₁為坡度轉折點在世界坐標系下的坐標值，x₀、y₀、z₀為世界坐標系下相機光心坐標。