[發(fā)明專利]一種基于規(guī)則變異的自動駕駛激光雷達(dá)數(shù)據(jù)擴(kuò)增方法

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• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111882199A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳振宇;郭安;鄧靖琦;馮洋;夏志龍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳慕智科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種基于規(guī)則變異的自動駕駛激光雷達(dá)數(shù)據(jù)擴(kuò)增方法，從而獲得增強(qiáng)點云數(shù)據(jù)，最后對增強(qiáng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評估，首先，設(shè)計符合點云數(shù)據(jù)的變異規(guī)則和自動變異技術(shù)，對種子點云數(shù)據(jù)進(jìn)行變異，作為點云數(shù)據(jù)擴(kuò)增的理論支撐；然后，基于開源大規(guī)模點云數(shù)據(jù)集數(shù)據(jù)和PCL點云操作庫，進(jìn)一步整合增強(qiáng)數(shù)據(jù)，形成開源點云測試數(shù)據(jù)集，并選擇工業(yè)級的自動駕駛軟件系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證；最后在變異擴(kuò)增數(shù)據(jù)評估中引入蛻變關(guān)系，基于蛻變測試驗證過程和實際系統(tǒng)反饋結(jié)果，評估和驗證激光雷達(dá)點云測試數(shù)據(jù)生成技術(shù)的有效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能軟件測試中自動駕駛測試領(lǐng)域，涉及到激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)擴(kuò)增。在定義完成點云數(shù)據(jù)的變異規(guī)則后，將變異規(guī)則自動化地應(yīng)用到種子點云數(shù)據(jù)上，從而獲得增強(qiáng)激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)集。

背景技術(shù)

隨著人工智能的快速發(fā)展，智能化已成為軟件系統(tǒng)應(yīng)用的新趨勢。自動駕駛系統(tǒng)作為當(dāng)今熱門的智能軟件系統(tǒng)，通常被部署到安全攸關(guān)環(huán)境中運行，其軟件缺陷很可能導(dǎo)致災(zāi)難性后果。在此情況之下，各大公司與研究機(jī)構(gòu)提出了一系列的自動駕駛測試技術(shù)，該領(lǐng)域受到工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的極大重視。

自動駕駛系統(tǒng)依賴于包括雷達(dá)、攝像頭、GPS等多種傳感器進(jìn)行環(huán)境感知，通過感知數(shù)據(jù)完成自身定位與駕駛行為決策，而由于天氣道路及駕駛環(huán)境的高復(fù)雜性，自動駕駛系統(tǒng)的輸入域極其龐大，僅通過實景路測與3D仿真環(huán)境測試獲取感知數(shù)據(jù)對自動駕駛系統(tǒng)進(jìn)行測試，很難在資源有限的情況下保障測試的完備性與充分性，這對自動駕駛系統(tǒng)質(zhì)量保障手段提出了新挑戰(zhàn)。

雷達(dá)反饋的點云數(shù)據(jù)精確描繪了駕駛場景中各類物體的客觀三維尺度信息。基于點云數(shù)據(jù)，自動駕駛系統(tǒng)可以精確感知周圍環(huán)境中物體的大小與位置，在自動駕駛系統(tǒng)中顯得極為重要。另一方面，點云數(shù)據(jù)具有無序、缺少明顯的顏色信息、容易受到干擾、且信號容易衰減等特點，使得點云數(shù)據(jù)的多樣性在自動駕駛系統(tǒng)的測試過程中尤為重要。

基于以上分析，本發(fā)明采集激光雷達(dá)原始點云數(shù)據(jù)，設(shè)計變異規(guī)則和自動變異技術(shù)作為點云數(shù)據(jù)擴(kuò)增的理論支撐使得原始點云數(shù)據(jù)能夠有依據(jù)的進(jìn)行數(shù)據(jù)增強(qiáng)。然后將增強(qiáng)的數(shù)據(jù)形成開源點云測試數(shù)據(jù)集并選擇工業(yè)級的自動駕駛軟件系統(tǒng)進(jìn)行實驗驗證，發(fā)掘其中的真實缺陷與錯誤，實驗驗證測試數(shù)據(jù)生成技術(shù)的有效性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是：

自動駕駛系統(tǒng)的輸入域極其龐大，內(nèi)部實現(xiàn)邏輯可解釋性較差。我們的發(fā)明能夠獲得增強(qiáng)的激光雷達(dá)點云數(shù)據(jù)，一定程度上解決測試的完備性與充分性，數(shù)據(jù)獲取成本高昂，輸出結(jié)果難以解釋與分析的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于規(guī)則驅(qū)動的自動駕駛系統(tǒng)激光雷達(dá)數(shù)據(jù)擴(kuò)增的方法，根據(jù)設(shè)計的擴(kuò)增規(guī)則對種子點云數(shù)據(jù)進(jìn)行變異，從而獲得增強(qiáng)點云數(shù)據(jù)，最后對增強(qiáng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評估。

該生成方法包含以下三個模塊/步驟：

1)變異規(guī)則設(shè)計模塊:制定合理的變異規(guī)則來增強(qiáng)數(shù)據(jù)至關(guān)重要。點云數(shù)據(jù)具有極強(qiáng)的領(lǐng)域特征，因此，變異規(guī)則必須使得變異生成的數(shù)據(jù)可以模擬真實駕駛場景中的情況，規(guī)則定義直接影響到生成數(shù)據(jù)的錯誤檢測能力。另一方面，需要考慮定義的規(guī)則是否會對點云數(shù)據(jù)所反映的真實場景特征產(chǎn)生較大影響，以及該影響是否會改變真實情況下的駕駛行為判定。對于點云數(shù)據(jù)變異規(guī)則，我們需要分別設(shè)計等價變異規(guī)則與非等價變異規(guī)則。其中，等價變異規(guī)則指在完成變異后，雷達(dá)對于點云數(shù)據(jù)的期望判定結(jié)果與變異前是一致的；而非等價變異則是指在完成變異后，雷達(dá)對于點云數(shù)據(jù)的期望判定結(jié)果與變異前是不一致的。最終，我們得到點云數(shù)據(jù)擴(kuò)增規(guī)則庫，是點云數(shù)據(jù)自動化變異的理論基礎(chǔ)。