[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于車(chē)道線的自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)位姿估計(jì)方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110197427.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112927303B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志娟;范敏;張躍;邢慶濤;李以磊;粱輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南動(dòng)力有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T7/80
• 分類(lèi)號(hào): G06T7/80;G06V20/56;G06V20/40;G06V10/75;G06T7/70
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 張亮

本發(fā)明提供一種基于車(chē)道線的自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)位姿估計(jì)方法及系統(tǒng)，定義標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建要求、數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法；對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理提取圖像中的車(chē)道線內(nèi)角點(diǎn)，并與測(cè)量記錄的控制點(diǎn)坐標(biāo)匹配；基于線性相機(jī)模型，求解相機(jī)相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)。本發(fā)明提出改進(jìn)的高斯自適應(yīng)閾值法濾除車(chē)道線以外區(qū)域的干擾信息，準(zhǔn)確提取車(chē)道線輪廓，基于每段車(chē)道線虛線實(shí)現(xiàn)圖像坐標(biāo)系下角點(diǎn)與車(chē)體坐標(biāo)系下控制點(diǎn)坐標(biāo)的匹配，求解相機(jī)相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)向量和平移矩陣。通過(guò)對(duì)車(chē)道線特點(diǎn)的利用，構(gòu)建標(biāo)定場(chǎng)地，使控制點(diǎn)測(cè)量簡(jiǎn)化，同時(shí)使控制點(diǎn)匹配更準(zhǔn)確，實(shí)現(xiàn)相機(jī)相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系的外參估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)駕駛視覺(jué)感知技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于車(chē)道線的自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)位姿估計(jì)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)是自動(dòng)駕駛系統(tǒng)常用且非常重要的傳感器，通過(guò)在自動(dòng)駕駛車(chē)輛上安裝前視相機(jī)，可采集前方行駛環(huán)境圖像并進(jìn)行計(jì)算分析，識(shí)別前方障礙物、車(chē)道線、紅綠燈、交通標(biāo)志牌等交通信息，這些感知信息是自動(dòng)駕駛決策和規(guī)劃模塊進(jìn)行車(chē)輛行駛規(guī)劃的重要依據(jù)。對(duì)車(chē)載相機(jī)進(jìn)行位姿估計(jì)，即計(jì)算相機(jī)相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移，能夠?qū)⑾鄼C(jī)坐標(biāo)系下計(jì)算得到的障礙物、車(chē)道線等信息轉(zhuǎn)換到車(chē)體坐標(biāo)系下，視覺(jué)感知信息與車(chē)體坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換一致，使視覺(jué)感知結(jié)果得到有效應(yīng)用，同時(shí)準(zhǔn)確的相機(jī)位姿估計(jì)也是視覺(jué)SLAM和多傳感器融合的前提。

目前相機(jī)位姿估計(jì)方法包括基于控制點(diǎn)的方法和基于直線段的方法。基于控制點(diǎn)相機(jī)位姿估計(jì)方法的標(biāo)定場(chǎng)景需確定4個(gè)以上控制點(diǎn)，基于線段的相機(jī)位姿估計(jì)方法的標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建需確定3條以上線段，并且確定直線段之間的距離。與基于直線段的相機(jī)位姿估計(jì)方法相比，基于控制點(diǎn)的相機(jī)位姿估計(jì)方法的標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建過(guò)程更加靈活。基于控制點(diǎn)的相機(jī)位姿估計(jì)方法包括EPnP、EPnP+GN、HOMO等，其中EPnP方法具備計(jì)算速度快、準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。上述相機(jī)姿態(tài)估計(jì)方法都存在標(biāo)定場(chǎng)景不易構(gòu)建，標(biāo)定輸入?yún)?shù)(線段距離或控制點(diǎn)坐標(biāo))不易準(zhǔn)確測(cè)量的問(wèn)題，

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決基于控制點(diǎn)相機(jī)位姿估計(jì)方法標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建困難、控制點(diǎn)坐標(biāo)不易測(cè)量導(dǎo)致的自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)EPnP位姿估計(jì)方法難以實(shí)車(chē)應(yīng)用的問(wèn)題。特此提供一種基于車(chē)道線的自動(dòng)駕駛車(chē)載相機(jī)位姿估計(jì)方法；

方法包括：

步驟一、定義標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建要求、數(shù)據(jù)采集方法和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法；

步驟二、對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理提取圖像中的車(chē)道線內(nèi)角點(diǎn)，并與測(cè)量記錄的控制點(diǎn)坐標(biāo)匹配；

步驟三、基于線性相機(jī)模型，求解相機(jī)相對(duì)于車(chē)體坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移參數(shù)。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，步驟一、定義標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建要求中：標(biāo)定場(chǎng)景構(gòu)建選擇地面平坦、車(chē)道線清晰、筆直虛線的道路作為標(biāo)定場(chǎng)地，車(chē)輛停靠至車(chē)輛左側(cè)與左側(cè)車(chē)道線內(nèi)邊緣平齊、相接。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，步驟一中：

車(chē)體坐標(biāo)系原點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)軸的中心點(diǎn)在地面上的投影，坐標(biāo)軸方向遵守右手定則，X軸方向前，Y軸方向向左，Z軸方向向上，標(biāo)記驅(qū)動(dòng)軸在地面上的投影直線與平齊一側(cè)車(chē)道線的交點(diǎn)P_o，測(cè)量P_o與左車(chē)道線內(nèi)側(cè)角點(diǎn)P_i之間的距離P_oP_i，記錄每個(gè)角點(diǎn)在車(chē)體坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值為(P_oP_i，W/2，0)所記錄角點(diǎn)稱為控制點(diǎn)；

將記控制點(diǎn)按P_oP_i升序排列存儲(chǔ)；

相機(jī)安裝于車(chē)輛正前方，所采圖像包含前方道路部分，采集圖像尺寸大小為(w，h)。

進(jìn)一步需要說(shuō)明的是，步驟二中：

提取感興趣圖像區(qū)域，對(duì)圖像進(jìn)行去噪，再對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理；