[发明专利]一种摄像机和三维激光雷达数据融合的路沿检测方法

权利要求书

1.一种摄像机和三维激光雷达数据融合的路沿检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：以三维激光雷达为原点建立激光雷达坐标系，再利用所述三维激光雷达采集道路点云数据集合，并将所述道路点云数据集合中的每个点云数据从三维空间转换到二维栅格地图上；

步骤2：利用摄像机采集道路图像数据并进行逆透视式变换，从而得到逆透视图；在所述逆透视图上寻找像素横纵向距离与实际道路横纵向距离之间的比例关系，再对所述逆透视图提取所有车道线特征点，并根据所提取的车道线特征点在所述逆透视图上的像素坐标以及所述比例关系计算所有车道线特征点在实际道路中对应的横纵向距离直角坐标；

步骤3：将所有车道线特征点在实际道路下对应的横纵向距离直角坐标转换到栅格地图上，并在所述栅格地图上对车道线曲线进行拟合，得到车道线曲线模型；

步骤4：采用基于相邻点高度差特征方法为每层激光雷达扫描线提取路沿候选点集合；

步骤5：计算路沿候选点集合中的每个沿候选点分别与所述车道线曲线模型的距离，并将每个距离分别与固定距离阈值进行比较，如果任一距离小于所述固定距离阈值，则将相应路沿候选点判定为路沿点，否则，将相应路沿候选点判定为非路沿点并舍弃；

步骤6：运用RANSA算法对所有判断为路沿点的数据进行离散路沿点的过滤，并结合二次曲线模型进行拟合，从而得到路沿曲线。

2.根据权利要求1所述的路沿检测方法，其特征在于，所述步骤1中是利用式(1)将任意第p个点云数据从三维空间转换到二维栅格地图上：

式(1)中，x_p，y_p分别为第p个点云数据的三维坐标点(x_p,y_p,z_p)的x轴对应的值和y轴对应的值；为第p个点云数据的三维坐标点(x_p,y_p,z_p)转化到栅格地图上的二维坐标点；m，n为所述二维栅格地图的长像素和宽像素。

3.根据权利要求2所述的路沿检测方法，其特征在于，所述步骤3中是利用式(2)将任意第j个车道线特征点在实际道路下对应的横纵向距离直角坐标转换到栅格地图上：

式(2)中，(x′_j,y′_j)为第j个车道线特征点的位置坐标；为第j个车道线特征点的位置坐标(x′_j,y′_j)转化到栅格地图上的二维坐标点；x₀为所述摄像机离所述三维激光雷达的实际横向距离，y₀为所述摄像机离所述三维激光雷达的实际纵向距离。

4.根据权利要求1所述的路沿检测方法，其特征在于，所述步骤4是按如过程进行：

步骤4.1：将第L层激光线中的第i个激光点及其三维坐标记为p_L,i＝(x_L,i,y_L,i,z_L,i)；

步骤4.2：利用式(3)得到第L层激光线落在路沿垂直平面上的激光点的理论数量k_L：

式(3)中，H_c是路沿高度；θ_L是第L层激光线的俯仰角度，δ_distance表示所述三维激光雷达的水平距离分辨率，并有：

式(4)中，d是目标离所述三维激光雷达的距离，δ_angle为所述三维激光雷达的水平角分辨率；

步骤4.3：利用式(5)得到第i个激光点p_L,i的左相邻点的z轴高度值z_left：

步骤4.4：利用式(6)得到得到第i个激光点p_L,i的右相邻点的z轴高度值z_right：

步骤4.5：利用式(7)判断第i个激光点p_L,i是否为路沿候选点，若满足式(7)，则表示第i个激光点p_L,i是路沿候选点，否则，表示第i个激光点p_L,i非路沿候选点：

步骤4.6：重复步骤4.1-步骤4.5，从而判断所有层激光线中所有激光点是否为路沿候选点，并由所有路沿候选点组成路沿候选点集合。