[發(fā)明專利]基于單目相機的直道相對坡度實時預(yù)測方法、系統(tǒng)及裝置

有效

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• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111476106B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李銀國;羅啟飛;陳方榮;周中奎;史豪豪;李科
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于單目相機的直道相對坡度實時預(yù)測方法、系統(tǒng)及裝置，屬于智能汽車環(huán)境感知技術(shù)領(lǐng)域，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)無法精確預(yù)測車輛前方道路坡度的問題。本發(fā)明包括：通過單目相機獲取車道線圖像，通過相機標(biāo)定獲取相機內(nèi)外參數(shù)，并計算世界坐標(biāo)系下相機光心坐標(biāo)；提取車道線特征點的圖像坐標(biāo)，并利用相機成像模型投射到世界坐標(biāo)系下Z＝0的平面上；通過最小二乘法擬合兩條直線段，直線段交點為車道線坡度轉(zhuǎn)折點；計算車輛前方道路的相對坡度值。本發(fā)明只需要一個標(biāo)定好的單目相機，檢測出一條車道線就可精確計算車輛前方直道的相對坡度，成本低、精確度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能汽車環(huán)境感知技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于單目相機的直道相對坡度實時預(yù)測方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展、汽車智能化時代的到來，對于行駛中的車輛，實時獲取車輛前方路面的坡度大小，成為一種剛性需求，有著越來越豐富的應(yīng)用場景。

現(xiàn)存的道路坡度檢測方案中，有的是利用加速度、陀螺儀、重力、慣導(dǎo)、等傳感器進行檢測，還有一些通過自己設(shè)計的裝置來檢測、計算車輛當(dāng)前位置下的道路坡度，但是這樣的方案不能預(yù)測車輛前方的坡度。還有一些方法是在車輛前部加裝多個雷達(dá)，從而檢測出車輛前方路面的坡度，但這種方案整套坡度測量裝置成本較高，很難普及。而在現(xiàn)有的基于單目相機的方法中，大多數(shù)方案雖然可以預(yù)測車輛前方的坡度，成本低，但是只能估算坡度變化趨勢，精度相對較低，且都要求檢測兩條車道線，對輸入要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)無法精確預(yù)測車輛前方道路坡度的問題，提供一種基于單目相機的直道相對坡度實時預(yù)測方法、系統(tǒng)及裝置。

為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于單目相機的直道相對坡度實時預(yù)測方法，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(biāo)定獲得相機內(nèi)參數(shù)、相機外參數(shù)，并基于所述相機外參數(shù)計算世界坐標(biāo)系下相機光心坐標(biāo)；

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(biāo)；

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

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(zhuǎn)折點；

S5：基于所述世界坐標(biāo)系下相機光心坐標(biāo)、兩條直線段、車道線坡度轉(zhuǎn)折點，計算車輛前方道路的相對坡度值。

進一步，步驟S1中所述基于所述相機外參數(shù)計算世界坐標(biāo)系下相機光心坐標(biāo)，如下式所示：

其中，x₀、y₀、z₀代表相機光心坐標(biāo)，RT為相機外參數(shù)。

進一步，步驟S3中所述相機成像模型為：

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

進一步，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(biāo)投射到世界坐標(biāo)系下Z＝0的平面上，具體包括：

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