一种视觉定位硬件在环仿真平台及仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种视觉定位硬件在环仿真平台及仿真方法，包括自动驾驶仿真系统、暗室场景系统、视觉定位系统，所述视觉定位系统包括视觉定位计算平台及摄像头，视觉定位计算平台与自动驾驶仿真系统通讯连接，视觉定位计算平台从自动驾驶仿真系统中获取其虚拟传感器数据及虚拟场景高精地图；暗室场景系统包括暗室，暗室中放置有高清显示屏幕和视觉定位系统中的摄像头，高清显示屏幕通过视频线与自动驾驶仿真系统连接，摄像头放置在高清显示屏幕前方，摄像头实时采集自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的视频。本发明专利技术将视觉定位计算平台和摄像头接入系统，实现硬件在环仿真，最大限度模拟真实路测情况。

【技术实现步骤摘要】
一种视觉定位硬件在环仿真平台及仿真方法
本专利技术具体涉及一种视觉定位硬件在环仿真平台及仿真方法，属于自动驾驶视觉定位

技术介绍
定位系统是自动驾驶的基础模块，自动驾驶感知、规划、控制均需依赖定位信息，此前高精度惯导、RTKGNSS、高线束激光雷达广泛应用于高级别自动驾驶的定位系统，但这些传感器成本高昂，在一定程度上阻碍了自动驾驶车辆的普及，由此将成本低廉的摄像头视觉信息用于自动驾驶定位成为一种趋势。传统方法视觉定位验证一般有两种方法，一种是利用大量的数据采集车，采集大量不同场景下的视频和传感器数据，并构建真实场景的高精地图，然后利用真实的传感器数据做离线仿真，验证视觉定位算法性能，该方法需耗费大量的人力物力采集数据和构建高精地图；视觉定位对环境变化，尤其是光照变化敏感，为验证视觉定位算法的精度合鲁棒性，通常需要大量自动驾驶车辆在不同环境中路测实际验证视觉定位算法性能，例如路测场景需包括同一天中不同时段、不同季节、不同天气的组合，成本代价十分高昂。另一种方法是纯粹的软件仿真，专利文献1公开了一种室内混合定位半物理仿真方法及平台，包括定位信号信息实测数据库、定位信号仿真模块及定位信号输出模块，其中，所述定位信号信息实测数据库存储栅格化真实定位信息；所述定位信号仿真模块用于在已有采集的信号信息基础上对输入仿真路径及自定义规则进行半物理仿真得到定位数据集；所述定位信号输出模块用于对存储的仿真数据整理固定格式后进行输出。将自动驾驶虚拟场景的传感器数据和视频流直接导入自动驾驶计算平台，没有将摄像头以硬件在环的形式接入仿真系统，无法评估真实摄像头在各种场景下对视觉定位系统的影响。
技术实现思路
本专利技术针对自动驾驶视觉定位系统，利用现有成熟的自动驾驶仿真系统，提供一种低成本、快速验证视觉定位系统的性能的视觉定位硬件在环仿真平台及仿真方法，可大量减少道路测试。该方法利用上述自动驾驶仿真系统，将视觉定位计算平台和摄像头接入系统，实现硬件在环仿真，最大限度模拟真实路测情况，快速验证自动驾驶视觉定位系统在不同工况下的算法性能。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的:一种视觉定位硬件在环仿真平台，包括自动驾驶仿真系统、暗室场景系统、视觉定位系统，所述视觉定位系统包括视觉定位计算平台及摄像头，视觉定位计算平台与自动驾驶仿真系统通讯连接，视觉定位计算平台从自动驾驶仿真系统中获取其虚拟传感器数据及虚拟场景高精地图；暗室场景系统包括暗室，暗室中放置有高清显示屏幕和视觉定位系统中的摄像头，高清显示屏幕通过视频线与自动驾驶仿真系统连接，摄像头放置在高清显示屏幕前方，摄像头实时采集自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的视频。进一步地，所述自动驾驶仿真系统包括传感器仿真模块、车辆动力学模块、高精地图模块、虚拟场景模块；传感器仿真模块用于提供视觉定位用的测量数据；车辆动力学模块中包含车辆的动力学模型，用于计算车辆在自动驾驶仿真系统中的真实状态；高精地图模块用于提供虚拟场景的高精地图；虚拟场景模块用于提供车辆前方的场景视频流。优选的，所述传感器仿真模块提供的测量数据包括车辆的三轴加速度、三轴角速度以及轮速数据。优选的，所述高精地图模块提供的高精地图中含有视觉定位算法所提取的角点特征或视觉语义特征，以及这些特征的真实位置信息。优选的，所述虚拟场景模块通过配置与真实摄像头参数一致的虚拟相机，从仿真环境中截取车辆前向视频流，并将该视频流传输显示在暗室中的高清显示屏幕上。优选的，所述虚拟场景还可配置不同光照、不同季节、不同天气条件。进一步地，所述暗室场景系统中，摄像头放置在高清显示屏幕前方一定距离处，保证摄像头视场范围内为高清显示屏幕，摄像头拍摄内容即为自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的车辆前方虚拟场景。进一步地，所述视觉定位计算平台包括处理器、数据接口、存储设备；数据接口用于接收自动驾驶仿真系统中的传感器数据以及摄像头采集的视频流；存储设备用于存放从自动驾驶仿真系统中获取的高精地图；处理器依靠摄像头采集的视频流提取特征，与自动驾驶仿真系统中的高精地图对比，并融合传感器数据，解算出车辆位姿。本专利技术同时提供一种视觉定位硬件在环仿真平台的仿真方法，包括以下步骤：视觉定位计算平台从从自动驾驶仿真系统中获取虚拟场景高精地图；视觉定位计算平台通过数据接口从自动驾驶仿真系统中获取IMU和轮速数据；自动驾驶仿真系统通过暗室场景系统中的高清显示屏幕显示车辆前方虚拟场景；摄像头实时采集自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的视频；视觉定位计算平台依靠实时的摄像头视频流提取特征，与自动驾驶仿真系统中的高精地图对比，并融合IMU和轮速数据，解算出车辆位姿；将视觉定位计算平台解算出的车辆位姿与自动驾驶仿真系统给出的车辆真实位姿做对比，评价视觉定位系统性能。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术利用现有的自动驾驶仿真系统，将视觉定位硬件计算平台及摄像头接入自动驾驶仿真回路，实现视觉定位系统硬件在环仿真。自动驾驶仿真系统运行于上位机中，其虚拟场景在高清屏幕上显示，该高清屏幕放置于暗室中，在高清屏幕前方放置视觉定位系统中使用的摄像头，摄像头根据其焦距、视场角等参数计算置于屏幕前的距离，确保摄像头视野内为屏幕上显示的虚拟场景，将摄像头视频流实时导入视觉定位计算平台中，并将自动驾驶仿真系统给出的高精地图、虚拟IMU轮速计数据接入视觉定位计算平台，视觉定位计算平台可输出实时解算的车辆位置和姿态，通过对比视觉定位解算结果和自动驾驶仿真系统给出的车辆真实位姿，可评价视觉定位系统精度；可在自动驾驶仿真系统中设置不同的天气、季节、光照变化，在真实摄像头采集的高清屏幕虚拟场景中体现，用于验证视觉定位算法的鲁棒性；摄像头以实物的形式接入仿真系统，可验证摄像头硬件对整个视觉定位系统性能的影响，最大程度还原真实的视觉定位系统性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术视觉定位硬件在环仿真平台组成原理图；图2为本专利技术所述自动驾驶仿真系统功能框图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。一种视觉定位硬件在环仿真平台，包括自动驾驶仿真系统、暗室场景系统、视觉定位系统，所述视觉定位系统包括视觉定位计算平台及摄像头，视觉定位计算平台与自动驾驶仿真系统通讯连接，视觉定位计算平台从自动驾驶仿真系统中获取其虚拟传感器数据及虚拟场景高精地图；暗室场景系统包括暗室，暗室中放置有高清显示屏幕和视觉定位系统中的摄像头，高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，包括自动驾驶仿真系统、暗室场景系统、视觉定位系统，所述视觉定位系统包括视觉定位计算平台及摄像头，视觉定位计算平台与自动驾驶仿真系统通讯连接，视觉定位计算平台从自动驾驶仿真系统中获取其虚拟传感器数据及虚拟场景高精地图；暗室场景系统包括暗室，暗室中放置有高清显示屏幕和视觉定位系统中的摄像头，高清显示屏幕通过视频线与自动驾驶仿真系统连接，摄像头放置在高清显示屏幕前方，摄像头实时采集自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的视频。/n

【技术特征摘要】
1.一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，包括自动驾驶仿真系统、暗室场景系统、视觉定位系统，所述视觉定位系统包括视觉定位计算平台及摄像头，视觉定位计算平台与自动驾驶仿真系统通讯连接，视觉定位计算平台从自动驾驶仿真系统中获取其虚拟传感器数据及虚拟场景高精地图；暗室场景系统包括暗室，暗室中放置有高清显示屏幕和视觉定位系统中的摄像头，高清显示屏幕通过视频线与自动驾驶仿真系统连接，摄像头放置在高清显示屏幕前方，摄像头实时采集自动驾驶仿真系统显示在高清显示屏幕上的视频。


2.如权利要求1所述的一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，所述自动驾驶仿真系统包括传感器仿真模块、车辆动力学模块、高精地图模块、虚拟场景模块；传感器仿真模块用于提供视觉定位用的测量数据；车辆动力学模块中包含车辆的动力学模型，用于计算车辆在自动驾驶仿真系统中的真实状态；高精地图模块用于提供虚拟场景的高精地图；虚拟场景模块用于提供车辆前方的场景视频流。


3.如权利要求2所述的一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，所述传感器仿真模块提供的测量数据包括车辆的三轴加速度、三轴角速度以及轮速数据。


4.如权利要求2所述的一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，所述高精地图模块提供的高精地图中含有视觉定位算法所提取的角点特征或视觉语义特征，以及这些特征的真实位置信息。


5.如权利要求2所述的一种视觉定位硬件在环仿真平台，其特征在于，所述虚拟场景模块通过配置与真实摄像头参数一致的虚拟相机，从仿真环境中截取车辆前向视频流，并将该视频流传输显示在暗室中的高清显...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫坤，陈博，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22