[发明专利]基于逆透视投影和车道距离约束的车道定位方法

说明书

本发明提出了一种基于逆透视投影和车道距离约束的车道定位方法，主要解决现有车道定位方法复杂度高、运算量大并且受周围车辆分布限制的问题。其实现步骤为：首先，通过车载视觉传感器获取车辆前方的道路视频图像并对其进行预处理；利用逆透视变换将预处理后的道路视频图像转换为道路的俯视图；然后，从俯视图中检测出车辆左、右两侧最近车道标志线，再根据车辆与左、右两侧最近车道标志线的距离关系，计算车辆的横向车道偏移；最后，结合车辆上一时刻所处的车道位置和当前时刻的横向车道偏移，确定车辆当前所处的车道位置。本发明复杂度低、运算量小，并且不受周围车辆分布的限制，可应用于无人驾驶，车道级定位和导航。

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，特别涉及一种车辆车道定位的方法，可应用于自动半自动驾驶、车道级定位和车道偏离预警。

背景技术

车道是车辆行驶过程中的基本单元。对车道的精确定位，是无人驾驶领域的一项关键基础技术，可对车辆自动/半自动驾驶控制，车道级定位、导航和车道偏离预警等提供技术支撑。

目前，车道定位的方法主要有以下几类：(1)通过高精度GPS和车道级高精度电子地图实现车道定位，这种方法的优点是准确度高，但GPS信号易受障碍物遮挡和多径效应的影响，并且车道级高精度电子地图目前还未普及；(2)在道路上铺设标签，在车辆上安装传感器，车辆通过读取道路标签信息获取车道位置，这种方法的优点是准确度和稳定性都很高，但缺点是成本也很高，对道路的改动较大，并且严格受道路制约，即一旦车辆行驶到没有铺设标签的路段时，该方法立即失效；(3)通过在车辆上安装传感器，主动探测道路信息，如车道标志线、交通标志、车辆和行人等，实现车辆的主动车道定位，该方法因为不需要对道路进行改造，并且成本相对(1)较低，是目前的主流，其中基于视觉传感器的车道定位技术在该类方法中占有重要的地位。如公开号为CN106056100A、名称为“一种基于车道检测与目标跟踪的车辆辅助定位方法”的发明，其提供了一种针对车辆所在的具体车道进行精确定位的方法，其首先将最靠近图像竖直中轴线的两条车道线作为本车车道线；然后以道路图像底边中点为原点，将目标车辆与原点用直线连接，判断该直线与本车车道线是否有交点；最后结合相对位置关系与车道线确定车辆所在的具体车道。该方法虽然实现了车道定位，但其由于在车道线检测的基础上还增加了多目标跟踪，因而增加了定位的复杂度和运算量，并且由于该方法仅依赖于车辆周围的其他车辆实现定位而没有充分利用车道标志线的几何结构信息，因此在车辆周围其他车辆较少甚至没有的情况下车辆车道定位的准确度较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于逆透视投影和车道距离约束的车道定位方法，以充分利用车道标志线的几何结构信息，降低车道定位的复杂度，减小运算量，提高车道定位的准确度。

本发明的技术方案是：通过车载视觉传感器获取车辆前方的道路视频图像，利用逆透视变换将道路视频图像转换为道路的俯视图，然后从俯视图中检测出车道标志线，再根据车辆与车道标志线的距离关系，判断车辆是否换道，最后结合车辆上一时刻所处的车道位置和当前时刻的换道信息，确定车辆当前所处的车道位置，其实现步骤包括如下：

(1)通过车载摄像机获取车辆前方的道路视频图像，并对其进行灰度化和中值滤波，得到预处理图像P；

(2)构建摄像机透视成像模型：