一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法技术

本发明专利技术公开了一种积雪道路虚拟车道线投影方法，包括：将车道中心线作为车道参考线，根据车道线位置，确定虚拟车道线的投影角度；在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标；根据注视点坐标，确定驾驶员的注视区域，进而确定驾驶员的前视距离以及虚拟车道线投影长度。本发明专利技术提出的基于高精度地图定位的积雪路面虚拟车道线投影方法，投影出的虚拟车道线与真实车道线位置基本重合，具有可投影功能的车辆可以辅助其它车辆行驶。车辆利用高精度地图，获取行驶车道线的信息以及本车的位置信息，计算出路宽以及车载投影仪与左右两侧车道线的距离，再结合投影仪高度，最终确定投影仪竖直平面上的投影角度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法
本专利技术涉及一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，属于积雪路面虚拟车道线投影技术。
技术介绍
我国东北地区降雪长达5～6个月，积雪的路面会遮挡住车道线等道路交通标示，给出行带来不便。车道线被积雪遮挡，会出现压线、车流混乱等情况，严重影响交通秩序，甚至会出现交通事故。积雪道路上，驾驶员主要依靠驾驶经验来驾驶车辆，但不同的驾驶员的驾驶经验各不相同，经验差异仍然会造成交通秩序混乱，因此复现虚拟车道线维持正常的交通秩序是非常有必要的。目前已经存在虚拟车道线投影技术，但这些投影技术没有结合驾驶员视线和情绪等生理信息进行动态调节，人机交互性差。随着高精度地图技术的发展，车辆定位精度越来越高，这为车道线投影提供了技术保障。高精地图作为一种高精度、内容丰富、高精细度、高稳健性、远视距的静态传感器，在自动驾驶定位、感知、决策、控制全流程中均具有着不可或缺的作用。高精度地图定位是融合了激光雷达点云数据、GPS信号、语义矢量地图等综合信息的定位技术，能够获取车道线、红绿灯等信息。目前的车道线投影方案没有考虑到定位信息缺失的情况，不能提供缺少定位信息情况下车道线投影的解决方案，针对定位信息缺失这种突发情况，仍需要提出恰当的方法来实现车道线投影功能。激光投影技术是利用车载激光投影仪实时向车辆前方和车辆后方投影车道线，使得虚拟车道线和实际车道线高度重合，以此来解决积雪路面车道线被遮蔽的问题，目前的车道线投影方案形式单一，不能很好地适应道路环境，本专利技术则是提出一种虚拟车道线长度可随车速动态调节的方法。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，能够获取行驶中汽车的车道线信息，在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标，使虚拟车道线长度能够随着车速自适应调整。本专利技术还的另一专利技术目的，前照登光束能够随着驾驶员注视区域自适应调整。本专利技术提供的技术方案为：一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，包括：将车道中心线作为车道参考线，根据车道线位置，确定虚拟车道线的投影角度；在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标；根据注视点坐标，确定驾驶员的注视区域，进而确定驾驶员的前视距离以及虚拟车道线投影长度。优选的是，所述驾驶员的注视点坐标的获取过程包括：步骤一、在行车过程中通过行车记录仪获取驾驶员视角的前视图像以及通过眼动仪获取驾驶员视角的眼动数据；步骤二、对获得的视频图像进行校正；步骤三、通过动态时间窗口内的视点偏离方法，获得移动图像坐标系下的注视点；步骤四、对获得的移动图像坐标系下的注视点坐标进行定位处理，把眼动仪记录的图像与行车记录仪下的图像进行匹配，得到固定图像坐标系下的注视点坐标；步骤五、把固定坐标系下的注视点坐标变换为以驾驶员为原点的世界坐标系下的注视点坐标。优选的是，所述确定驾驶员的前视距离的过程包括：分别在不同实验车速vi条件下，计算驾驶员的平均注视点坐标式中，x"j和y"j是驾驶员的注视点坐标；根据平均注视坐标计算驾驶员的前视距离Di，通过线性插值的方法计算在实际行驶车速v∈[20,90]范围内，驾驶员在实际行驶过程中的前视距离D：当车速低于20km/h或者超过90km/h时前视距离定义如下：优选的是，所述虚拟车道线长度的经验公式为：L＝2kD其中，k为经验系数(请给出k的范围)优选的是，在行驶过程中，所述投影仪向车辆一侧的投影角为：所述投影仪向车辆另一侧的投影角为：其中，W为汽车行驶公路的路宽，H1为投影仪距离地面的高度，d1为投影仪在坐标系中的横向距离。优选的是，所述步骤二中，视频图像校正过程包括对畸变图像校正，所述图像校正公式为：其中，(xu，yu)是矫正后得到的像素点坐标，(xd，yd)为像素点畸变后的坐标，(x0，y0)为畸变中心坐标，rd为像素点距离畸变中心的距离，λ为畸变系数。本专利技术所述的有益效果：本专利技术提出的基于高精度地图定位的积雪路面虚拟车道线投影方法，投影出的虚拟车道线与真实车道线位置基本重合，具有可投影功能的车辆可以辅助其它车辆行驶。车辆利用高精度地图，获取行驶车道线的信息以及本车的位置信息，计算出路宽以及车载投影仪与左右两侧车道线的距离，再结合投影仪高度，最终确定投影仪竖直平面上的投影角度。投影的虚拟车道线长度可随着车速自适应调整，同时，前照灯光束跟随驾驶员注视区域自适应调整。附图说明图1为本专利技术所述的积雪路面虚拟车道线投影方法结构框图。图2为本专利技术所述的基于Frenet坐标系下车道图。图3为本专利技术所述的积雪路面虚拟车道线投影示意图图4(a)和(b)为本专利技术所述的车载激光投影仪投影关系图。图5(a)为本专利技术所述的畸变后的参考图图5(b)为本专利技术所述的畸变后的标定图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本专利技术提供一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标，使虚拟车道线长度能够随着车速自适应调整，具体包括：将车道中心线作为车道参考线，根据车道线位置，确定虚拟车道线的投影角度；在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标；根据注视点坐标，确定驾驶员的注视区域，进而确定驾驶员的前视距离以及虚拟车道线投影长度。虚拟车道线投影角度的确定包括：在高精度地图中，获得车道两侧边界线L0、L1以及车道中心线L2，如图2所示，根据车道两侧边界线，做其公垂线，公垂线和两侧车道边界线的交点分别为：k1和k2，两个交点之间的长度为W，即为路宽。将车道中心线作为车道参考线，使用车道中心线的切线向量和法线向量简历Frenet坐标系，Frenet坐标系以起始车道中心线为原点，以沿车道中心线方向为s方向，即道路方向的纵向距离，以车道中心线法向量方向为d方向，即偏离车道中心线的横向距离，s方向和d方向为两个相互垂直的坐标轴，车辆位置可以用三个维度来描述，即(s，d，t)，其中，s表示车辆的纵向距离，d表示车辆的横向距离，t表示车辆行驶时的任意一时间点。将投影仪安装在基于车辆坐标系(x，y，z)的z正方向线上，投以仪距离地面的高度为H1。在本专利技术中，作为一种优选，选用激光投影仪。在任一时刻，投影仪在Frenet坐标系中的横向距离为d1，投影仪与一侧车道边界线水平横向垂直距离为投影仪和另一侧车道边界线水平横向垂直距离为投影仪向车辆一侧(包括车辆一侧前方和后方)投影角为：投影仪向车辆另一侧(包括车辆另一侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，其特征在于，包括：/n将车道中心线作为车道参考线，根据车道线位置，确定虚拟车道线的投影角度；/n在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标；/n根据注视点坐标，确定驾驶员的注视区域，进而确定驾驶员的前视距离以及虚拟车道线投影长度。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，其特征在于，包括：
将车道中心线作为车道参考线，根据车道线位置，确定虚拟车道线的投影角度；
在驾驶员行驶过程中，获取不同车速下的驾驶员注视点坐标；
根据注视点坐标，确定驾驶员的注视区域，进而确定驾驶员的前视距离以及虚拟车道线投影长度。


2.根据权利要求1所述的基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，其特征在于，所述驾驶员的注视点坐标的获取过程包括：
步骤一、在行车过程中通过行车记录仪获取驾驶员视角的前视图像以及通过眼动仪获取驾驶员视角的眼动数据；
步骤二、对获得的视频图像进行校正；
步骤三、通过动态时间窗口内的视点偏离方法，获得移动图像坐标系下的注视点；
步骤四、对获得的移动图像坐标系下的注视点坐标进行定位处理，把眼动仪记录的图像与行车记录仪下的图像进行匹配，得到固定图像坐标系下的注视点坐标；
步骤五、把固定坐标系下的注视点坐标变换为以驾驶员为原点的世界坐标系下的注视点坐标。


3.根据权利要求2所述的基于高精度地图的积雪路面虚拟车道线投影方法，其特征在于，所述确定驾驶员的前视距离的过程包括：
分别在不同实验车速vi条件下，计算驾驶员的平均注视点坐标






式中，x"j和y"j是驾驶员的注视点坐标；
根...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡宏宇，孙亮亮，程铭，王琦，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22