一种基于视觉的道路坡度计算方法及装置制造方法及图纸

一种基于视觉的道路坡度计算方法及装置。本发明专利技术涉及一种视觉的道路坡度计算方法及装置，其中方法包括：获取相机拍摄的图像、图像校正、获取深度图、道路区域检测、路面坡度计算及输出道路区域及路面坡度步骤；装置包括图像获取单元、图像校正单元、视差图获取单元、检测单元、计算单元和输出单元。本发明专利技术提出了一种基于深度学习预测的深度图，进行道路坡度检测的方法，可以同时获得道路区域及道路坡度，和现有技术相比，本发明专利技术利用单帧图像即可完成对道路的坡度估计，对设备要求更低，检测效果更鲁棒，并且无需提取路面车道线信息，对无车道线路面也适用，适用性更广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于视觉的道路坡度计算方法及装置
本专利技术涉及道路检测
，特别涉及一种基于视觉的道路坡度计算方法及装置。
技术介绍
路面坡度检测对汽车安全驾驶具有重要意义。根据路面坡度，可以对车辆速度进行动态控制，有效提高行车的安全性。目前，路面坡度检测主要有基于GPS方法和基于加速度计算方法，但精度不高。随着车载相机的普及，基于相机的路面坡度检测，逐渐兴起。但是现有技术中的检测一般需要通过双目相机来实现，也有少量采用单目相机来实现的。如专利号为CN106056570A的中国专利技术专利公开了一种路面坡度检测装置，该装置提出了一种基于双目相机拍摄图像的路面坡度检测技术。另外如专利号为CN103679707A的中国专利技术专利公开了一种基于双目相机视差图的道路障碍物检测系统及检测方法，该技术首先通过立体匹配得到双目相机的视差图(即两个双目相机所得到的图像的视差图)，然后基于视差图扫描的方式，确定显著性目标，并对主要目标进行三维重建，从而实现对城市道路环境中的障碍物的识别与检测。上述技术都是需要通过双目相机，计算视差图，基于视差图来完成路面坡度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视觉的道路坡度计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：/nS1、获取相机拍摄的图像；/nS2、图像校正：对获取的图像通过校正得到校正后图像；/nS3、获取深度图：利用离线训练好的深度学习模型对校正后图像进行深度预测，获得深度图，并转化为视差图；/nS4、道路区域检测：对视差图按列处理，确定所有的地面像素点，所有的地面像素点的图像坐标位置，构成道路区域检测结果；/nS5、路面坡度计算：根据地面像素点在视差图中的视差值以及相机距离地面的安装高度，拟合地平面方程，计算得出路面坡度；/nS6、输出道路区域及路面坡度：将道路区域检测结果标记到图像中，并将计算的路面坡度值输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视觉的道路坡度计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、获取相机拍摄的图像；
S2、图像校正：对获取的图像通过校正得到校正后图像；
S3、获取深度图：利用离线训练好的深度学习模型对校正后图像进行深度预测，获得深度图，并转化为视差图；
S4、道路区域检测：对视差图按列处理，确定所有的地面像素点，所有的地面像素点的图像坐标位置，构成道路区域检测结果；
S5、路面坡度计算：根据地面像素点在视差图中的视差值以及相机距离地面的安装高度，拟合地平面方程，计算得出路面坡度；
S6、输出道路区域及路面坡度：将道路区域检测结果标记到图像中，并将计算的路面坡度值输出。


2.如权利要求1所述的一种基于视觉的道路坡度计算方法，其特征在于，所述步骤S2的校正方法具体包括：
将原始输入图像利用相机的内参数校正得到无畸变图像，利用离线外参标定方法，事先标定出相机安装角度，包括相机的安装俯角、滚动角和偏航角，利用所述安装角度，将经内参校正后的无畸变图像，进一步校正为无安装角度的校正后图像。


3.如权利要求1所述的一种基于视觉的道路坡度计算方法，其特征在于，所述步骤S4的道路区域检测具体包括以下步骤：
S401、读取视差图中任意一个未被处理过的列，对该读取列视差值进行求导，得到对应的导数值，将导数值按列存储，得到导数值的存储列，并计算存储列中从最大行rm行到rm-r1行的所有导数值的均值t1，确定t1为基准值，其中r1为第一阈值，即预先设定的用于计算t1的行数阈值；由于导数值的存储列和当前读取列对应，所以导数值存储列的行数，和视差图的行数相等，所述最大行rm行为当前导数值的存储列中位于最下方的行；
然后，初始化不满足条件行的计数为0，并在上述存储列中，从最大行rm行开始，向上一行rm-1行进行遍历，一直遍历至最小行，所述最小行为存储列中最上方的行，读取当前遍历行r的导数值val，将val与基准值t1根据第一种情况及第二种情况进行比较：
第一种情况：当abs(t1-val)<t1×t2时，其中t2为第二阈值，abs表示计算绝对值，将不满足条件行的计数设置为0，然后继续遍历，更新当前遍历行r为r的上一行，重新进行判断满足第一种情况还是第二种情况，执行相应的操作；
第二种情况：当abs(t1-val)≥t1×t2时，其中t2为第二阈值，abs表示计算绝对值，将不满足条件行的计数在原有计数数值基础上增加1，并读取不满足条件行的计数数值N，判断N是否满足N≥t3，其中t3为第三阈值，当N≥t3时，将(r+t3-1)行确定为当前读取列中地面与障碍物交界位置出现的行，结束对当前存储列的行遍历；当不满足N≥t3时，则继续遍历，更新当前遍历行r为r的上一行，重新进行判断满足第一种情况还是第二种情况，执行相应的操作；
S402、重复步骤S401，直到完成视差图中所有列的处理，得到各个列的地面与障碍物交界位置出现的行；
S403、对于视差图的每一列，上述处理过程中得到的地面与障碍物交界位置出现的行至最大行中的像素点确定为地面像素点，这些地面像素点的图像坐标位置，构成道路区域检测结果。


4.如权利要求1所述的一种基于视觉的道路坡度计算方法，其特征在于，所述步骤S5的路面坡度计算具体包括以下步骤：
S501、对标记为道路区域的地面像素点，进行等间隔采样，选取n个地面像素点用于拟合地面方程；
S502、计算所述n个地面像素点的三维坐标点：
对于采样的像素点(uk,vk)，k∈[1,n]，n为采样的像素点总个数，计算其对应的三维坐标点(Xk,Yk,Zk)，计算公式为：



其中，d(uk,vk)表示视差图中，(uk,vk)点的视差值，K为相机参数矩阵；
S503、根据计算得到的n个地面像素点三维坐标点(Xk,Yk,Zk)拟合地平面方程，具体为：
令地平面方程为：
AX+BY+CZ+D＝0(4)
其中，A，B，C，D为待求解的系数，代入已经求出的地面点坐标(Xk,Yk,Zk)，k∈[1,n]，构建n个方程组成的方程组，通过方程组求解，求出A，B，C，D；
S504、根据相机安装高度H，计算真实的地平面方程：
由于d(uk,vk)是相对尺度下的视差，这导致步骤S503求出的地平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：于红绯，王宇彤，潘晓光，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21