[发明专利]一种单相机跟踪车道线的导航方法

说明书

本发明公开了一种单相机跟踪车道线的导航方法，包括以下步骤：标定获得各倾斜角度像素距离换算比例；调整CCD相机的中心线与支撑杆的轴线之间的倾斜角度，拍摄任一倾斜角度的图像；识别任一图像中的车道线，选取初始倾斜角度；将CCD相机的中心线与支撑杆的轴线之间的倾斜角度调整至初始倾斜角度；求得初始倾斜角度下图像中的车道线与图像的纵向中心线的夹角；调整机器人的行进角度，使图像中的车道线与图像的纵向中心线的夹角为零；求得图像中车道线与图像的纵向中心线的像素距离和图像的纵向中心线与机器人的中心轴线的间距；求得任一时刻车道线偏离机器人距离调整至预设的机器人偏离车道距离；机器人沿车道方向行进直至终点。

技术领域

本发明涉及道路检测技术领域，尤其是一种单相机跟踪车道线的导航方法。

背景技术

在隧道、市政道路场景中，由于卫星定位信号弱或盲区等原因导致机器人等自动装备无法使用基于卫星定位导航。在机器人或其他自动装备作业应用中，通常需要沿着车道线完成规则路径动作，比如道路按照弓字型往返扫查道路内部病害。虽然说，无人驾驶技术利用车道线控制车辆在车道中心直行前进行驶已经非常生熟了；如申请号为201710086674.1、名称为“一种车载车道线检测系统及方法”，其公布了采用阀值分割检测和直线提取算法获得车道线；但是，现有技术中并没有适用于自动装备在路面上按自定义路径定位导航，比如平行偏离车道线N米(N为作业任务要求)运行。

因此，急需要提出一种结构简单、检测便捷的单相机跟踪车道线的导航方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种单相机跟踪车道线的导航方法，本发明采用的技术方案如下：

一种单相机跟踪车道线的导航方法，包括沿车道方向行进、且行进角度任意的机器人，安装在机器人的前部、且与机器人的中心轴线重合的车道线跟踪视觉组件；所述车道线跟踪视觉组件包括底部安装在机器人的前部的支撑杆，设置在支撑杆的顶部的倾斜伺服电机，与倾斜伺服电机的转轴连接的连接柱，以及安装在连接柱上、与机器人的中心轴线重合的CCD相机；

所述导航方法，包括以下步骤：

步骤S1，利用平行于机器人的中心轴线的均匀间隔的黑白条纹标定获得在倾斜角度m下第n个区间内的像素距离换算比例f_mn；获得在倾斜角度m下图像的纵向中心线与机器人的中心轴线的间距L_m；预设机器人偏离车道距离T；所述倾斜角度m大于-45°且小于45°；

步骤S2，选取车道检测的起始点，并利用倾斜伺服电机调整CCD相机的中心线与支撑杆的轴线之间的倾斜角度m，同时，拍摄任一倾斜角度m的图像；

步骤S3，利用阀值分割和直线提取算法识别图像中的车道线，选取图像中车道线与图像的中心线的距离差最小值的图像对应的倾斜角度、并标记为初始倾斜角度i；

步骤S4，将CCD相机的中心线与支撑杆的轴线之间的倾斜角度调整至初始倾斜角度i，且利用CCD相机拍摄行进的图像；

步骤S5，利用阀值分割和直线提取算法识别图像中的车道线，求得初始倾斜角度i下图像中的车道线与图像的纵向中心线的夹角；所述图像的纵向中心线与机器人的中心轴线平行；

步骤S6，调整机器人的行进角度，重复步骤S5，直至图像中的车道线与图像的纵向中心线的夹角为零；

步骤S7，求得图像中车道线与图像的纵向中心线的像素距离S和图像的纵向中心线与机器人的中心轴线的间距L_i；根据像素距离S求得车道线位于图像中第j个区间内；在初始倾斜角度i下第j个区间内像素距离换算比例为f_ij；求得任一时刻车道线偏离机器人距离为f_ij×S+L_i；

步骤S8，调整机器人平移运动，重复步骤S7，直至车道线偏离机器人距离调整至预设的机器人偏离车道距离T；