一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统及方法。本发明专利技术以无人机装载高精度激光雷达设备，通过扫描道路环境的点云构建道路线形三维计算模型，扫描道路交通状态通过边缘计算结合道路线性模型结合车辆行驶过程中车载实时高精度GPS定位数据生成平行交通环境，构建基于驾驶人视点的前方观察路段道路车行道边线透视图以及车辆周边交通环境生成与预警方法，并通过抬头显示HUD设备将该透视图实时投射于驾驶人前方固定位置的投影面上，实现驾驶人观察视角下透视图成像与实际道路边线重叠以及道路情况实时更新的效果，从而弥补驾驶人在未知条件、风险环境或者雾天、夜间等不良条件下视觉信息采集的不足，起到为驾驶人行车导航及预警的作用。驶人行车导航及预警的作用。驶人行车导航及预警的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统及方法


[0001]本专利技术属于智能驾驶
，特别涉及一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统及方法。

技术介绍

[0002]驾驶人由于未知环境所导致的危险驾驶行为是导致交通事故重要的原因之一。尤其是在陌生道路条件下以及异常交通环境例如雾天、暴雨、夜间等条件下，行驶环境认读性及可视性变差，能见度降低，视距变短，驾驶人生理心理紧张加剧，通过视觉获得的道路及交通信息容易存在缺失或偏差。当道路的线形特征发生变化时，驾驶人对前方道路走向的判断和相应的操作往往出现失误，容易发生车辆追尾、碰撞路侧护栏、偏离路线冲出车行道等交通事故，酿成严重后果。据统计，每年在不良天气情况下的交通事故占道路事故总数的15％左右，死亡率占到47％以上；70％左右的驾驶员进入雾区时心理过度紧张，85％左右的驾驶员在雾天开车感到疲劳。因此如何改善不良驾驶环境下的行车条件以及提高驾驶员对道路信息的感知能力，亟需开发针对未知环境以及异常环境的安全驾驶保障措施或安全辅助驾驶技术，提高在这些环境中的行车安全性。
[0003]目前，除临本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据存储模块、GPS定位模块、控制处理模块和抬头显示模块，其中：所述数据采集模块通过装载无人机的激光雷达设备实时扫描道路及车辆环境，通过边缘计算，生成可编辑数据库；同时接收实时采集数据，构建道路线形三维计算模型以及车辆平行运行的数据库；所述GPS定位模块接收全球卫星定位系统发送的定位信号，输出高精度的点位坐标到所述控制处理模块；所述控制处理模块接收点位坐标，从所述数据存储模块中调用当前位置对应的道路线形三维计算模型，计算驾驶员前方一定范围内道路车行道的边线特征点坐标，并经过坐标转换，实时生成并输出透视图至所述抬头显示模块，同时根据数据库中其它车辆位置及运行情况，匹配数据库坐标系，并实时更新；所述抬头显示模块接收透视图并利用HUD将透视图实时投射在前方距离驾驶员一定距离的投影面上。2.根据权利要求1所述的基于激光雷达图像的驾驶视觉增强的系统，其特征在于，所述系统还包括电源控制模块，为所述数据采集模块、存储模块、GPS定位模块、控制处理模块、和抬头显示模块提供12V电源。3.一种基于激光雷达图像的驾驶视觉增强方法，其特征在于，包括以下步骤：使用装载在无人机的激光雷达设备实时扫描车辆前方道路及交通环境，形成车辆运行前方道路及车辆运行实时更新数据库；使用无人机采集路域车辆点云数据，构建道路线形三维计算模型以及交通流运行的数据库；使用GPS定位数据和数据库中的道路线形三维计算模型确定驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和数据库中当前位置对应的道路线形三维计算模型确定驾驶员前方观察路段车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和车行道边线上特征点在地方坐标系中的三维坐标(x,y,z)实时动态生成观察路段道路透视图；根据驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)和前方车辆实时运行特征点在地方坐标系中的三维坐标(x
n
,y
n
,z
n
)实时动态生成观察路段交通流情况；通过HUD实时动态显示道路透视图。4.根据权利要求3所述的基于激光雷达图像的驾驶视觉增强方法，其特征在于，使用装载在无人机的激光雷达设备通过扫描获取的道路及交通环境数据库具体包括：(1)实时扫描并采集道路的几何线形以及前方车辆运行数据资料；(2)构建道路中心线上任意点的三维坐标计算模型；(3)构建车辆驾驶前方车道车辆运行数据，并实时完成计算；(4)构建道路车行道上任意点的三维坐标计算模型。5.根据权利要求4所述的基于激光雷达图像的驾驶视觉增强方法，其特征在于，构建道路线形和周边环境三维计算模型的数据库具体包括：(1)通过无人机扫描车辆行驶的前方道路及环境点云数据；(2)基于无人机采集的点云数据，实时构建道路中心线上任意点的三维坐标计算模型；(3)基于无人机采集实时路域车辆数据，匹配车道上三维坐标模型，构建驾驶环境车流
实时运行计算机三维模型。6.根据权利要求5所述的基于激光雷达图像的驾驶视觉增强方法，其特征在于，使用GPS定位数据和数据库中的道路线形三维计算模型确定驾驶员当前视点在地方坐标系中的坐标(x0,y0,h0)具体包括：(1)根据车载GPS定位数据确定驾驶员当前视点的平面坐标(x0,y0)；(2)由当前视点的平面坐标(x0,y0)和数据库中当前位置对应的道路线形三维计算模型反算当前视点对应的道路里程桩号s0和支距w0(即视点到道路中心线的平面距离，下同)；(3)根据道路里程桩号s0和支距w0确定驾驶员视点的标高h0。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘力源，吴宏涛，王俊骅，姚晓峰，孟颖，何琨，孟泽彬，牛秉青，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：