[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于逆透视投影和车道距离约束的车道定位方法，其特征在于，包括如下步骤：(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：以摄像机在地面上的垂直投影点为世界坐标系的原点Ow，车辆中轴线为yw轴，yw轴正方向指向车辆前进的方向，车辆横向为xw轴，xw轴正方向指向车辆右边，zw轴正方向垂直路面向，建立世界坐标系Ow‑xwywzw，(xw,yw,0)T表示世界坐标系点；以图像左上方顶点为原点O，横向为u轴，u轴正方向指向图像右方，纵向为v轴，v轴正方向指向图像下方，建立图像坐标系O‑uv，(u,v)T表示图像坐标系上的点，得到世界坐标系点(xw,yw,0)T到图像坐标系点(u,v)T的透视成像模型如下：其中，h是摄像机距离地面的高度，θ是摄像机的俯仰角，fx是摄像机在x方向的等效焦距，fy是摄像机在y方向的等效焦距，u0是摄像机光心的横坐标，v0是摄像机光心的纵坐标，zc是归一化系数；(3)利用透视成像模型，将预处理图像P转换为俯视图A，并对俯视图A依次进行二值化、边缘检测和Hough变换，从中检测出车道标志线Li,i＝1,2,3…以及车道标志线Li与俯视图A底部边界的交点横坐标xi；(4)比较xi与图像中轴线横坐标xM的大小，划分左、右车道标志线，计算xi与xM的距离dli，取出左车道标志线对应dli的最小值dlmin和右车道标志线对应dli的最小值drmin；(5)将dlmin和drmin分别与半车身宽度W进行比较，判断车辆是否处于压线状态，并计算压线状态起始时刻车辆在车道内的位置s和终止时刻车辆在车道内的位置e；(6)在车辆压线状态终止时刻，比较车辆压线状态起始时刻在车道内的位置s和终止时刻车辆在车道内的位置e的大小，得到车道横向偏移量c：若s＞e，则c＝1；若s＜e，则c＝‑1；若s＝e，则c＝0；(7)将车辆上一时刻的车道位置k'加上车道横向偏移量c，得到车辆当前车道位置k，k＝k'+c。