基于交通路锥识别的车辆安全引导方法技术

本发明专利技术公开了一种基于交通路锥识别的车辆安全引导方法。本发明专利技术基于车载激光雷达和车辆加速度传感器的信息，通过对原始三维空间坐标位置信息、车辆行驶速度、加速度信息进行预处理、筛选，结合交通路锥特定外形特征，对车辆行驶前方交通路锥进行识别，结合车辆相对交通路锥位置，进行车辆处于交通路锥引导路段的安全行驶区域划分，并计算出引导路线。并计算出引导路线。并计算出引导路线。

【技术实现步骤摘要】
基于交通路锥识别的车辆安全引导方法


[0001]本专利技术涉及一种基于交通路锥识别的车辆安全引导方法

技术介绍

[0002]目前中国汽车产业“新三化”的发展已成为趋势，车辆智能化越来越受到业界的重视，其中有关道路目标的识别也日益丰富，主体重心都放在车辆识别、行人识别，而对于施工路段等特殊条件，具备自动驾驶功能的车辆多采取保守的方式，将行驶交给驾驶员控制。
[0003]交通路锥的识别并生成安全区域，是对车辆智能化的重要补充。目前特斯拉于2019年公开更新的辅助驾驶系统中，通过摄像头成功识别部分交通路锥，但目前只是测试，且无法有效识别。特斯拉表示，有关交通路锥的安全区域划分仍是重要研究方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术需要解决的技术问题是：提供一种基于交通路锥识别的车辆安全引导方法，补充车辆自动驾驶能力。
[0005]本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：
[0006]本专利技术提供的基于交通路锥的车辆安全引导方法，如下：
[0007](1)基于交通路锥外形特征的交通路锥识别：
[0008]将基于车载激光雷达和车辆加速度传感器的信息，通过对原始三维空间坐标位置信息、车辆行驶速度、加速度信息进行预处理、筛选后，结合交通路锥特定外形特征，对车辆行驶前方交通路锥进行识别；
[0009](2)计算引导出车辆安全行驶区域；
[0010]在完成对车辆行驶前方交通路锥进行识别后，结合车辆相对交通路锥位置，进行车辆处于交通路锥引导路段的安全行驶区域划分，并生成交通路锥引导路线。
[0011]上述方法步骤(1)中，对原始三维空间信息进行适应车辆姿态的坐标系转换后，再对坐标系转换后的信息进行栅格化处理、预设阈值的信息预筛选，然后结合交通路锥特定外形特征，进行交通路锥识别，得到交通路锥有效位置坐标。
[0012]上述方法中，可以利用车载激光雷达相对车辆质心的角度信息，结合车辆加速度传感器采集的车辆行驶速度、车辆加速度信息，对车载激光雷达采集的原始三维空间位置信息进行适应车辆姿态的坐标系转换，计算公式为：
[0013]P
k”＝{P
k1”,P
k2”,
…
,P
kn”}，
[0014]P
ki
'＝R1P
ki”+T1，
[0015]R2＝[∫ω
p
dt,∫ω
q
dt,∫ω
r
dt,]，
[0016]P
ki
＝R2P
ki
'＝[x,y,z]T
，
[0017]上述公式中P
k”为车载激光雷达自身坐标系下第k帧(k＝1,2,3
…
)的原始数据点的集合，P
ki”为车载激光雷达自身坐标系下第k帧中第i个数据点的坐标，R1为车载激光雷达自身坐标系相对车辆质心的车辆坐标系的旋转矩阵，由安装位置决定；T为车载激光雷达自
身坐标系相对车辆质心的车辆坐标系的平移矩阵，由安装位置决定；P
ki
'为车载激光雷达第k帧中第i个数据点转换到车辆质心的车辆坐标系的坐标，P
ki
为车载激光雷达第k帧中第i个数据点在第k帧中由于车辆行驶状态后变化的车辆坐标系下的坐标，R2为自定义的旋转矩阵，dt车载激光雷达每帧周期，ω
p
、ω
q
和ω
r
分别为车辆质心的侧偏角速度、俯仰角速度和横摆角速度。
[0018]上述方法中，可以对坐标系转换后的数据点的进行密度聚类分组，将每组数据中第k帧有效坐标投影到车辆坐标系的YZ面，将YZ面划分为m
×
n个，l
×
l的矩形，(y
max
/l)≤m＜(y
max
/l+1)，(z
max
/l)＜n≤(z
max
/l+1)，第s
×
t个方块中心坐标为G
ks
×
t
＝[y
min
+sl,z
min
+tl]T
，统计每个方块包含点P
ki
的数量num
s
×
t
，当num
s
×
t
＞c时，即判断该方块为有效区域，c为预设阈值。
[0019]上述方法中，可以对筛选后的坐标信息进行处理，获得该组第k帧的两组YOZ平面上的近似曲线方程，计算公式为：
[0020][0021][0022][0023][0024]f1＝a1+b1y
F
，
[0025]同理可得f2＝a2+b2y
R
，
[0026]上述公式中，y
iF
、z
iF
为有效范围内第i行最左侧方块中心点Y轴坐标、Z轴坐标，n为有效区域中方块所占Z轴方向上行数，分为为有效区域每行最左侧方块中心坐标在Y轴、Z轴方向上的平均坐标，f1、f2分别为有效区域最左侧回归直线和最右侧回归直线，a1、a2分别为f1、f2在Z轴的截距，b1、b2分别为f1、f2在YOZ平面上的斜率。
[0027]上述方法中，可以利用YOZ平面上的近似曲线方程，对每组第k帧后四帧有效数据取均值，其计算方法为：
[0028][0029][0030][0031]同理得到
[0032]上述公式中，a
1k+i
表示第k+i帧的a1值，i＝{1,2,3,4,5}，λ为筛选的系数，用来筛选
有效数据，分别表示第k帧及后四帧的有效a1、a2、b1、b2均值。
[0033]上述方法中，在得到均值后，对数据与交通路锥外形特征进参数化比较，其计算方法为：
[0034][0035][0036]s
3k
＝s
1k
·
s
2k
，
[0037][0038]上述公式中，s
1k
、s
2k
分别用于判断该组第k帧的是否有效，μ1、μ2分别为预设阈值，G
k
表示该组第k帧中两条近似曲线的交点，即该帧获得的图像顶点，s
3k
用于判断该组第k帧识别的交通路锥数据的有效性。
[0039]上述方法步骤(2)中，根据车辆自身所处车道位置，利用已处理的交通路锥信息，得出车辆在不同车道行驶下的安全行驶区域，分为两种状况处理：
[0040]状况1，车辆不处于交通路锥车道，车辆保持原车道行驶；
[0041]状况2，当车辆处于交通路锥车道，计算安全行驶区域，其计算公式为：
[0042][0043]k
min
＝min{k1,k2,
…
,k
i
,
…
,k
n
}，
[0044]f<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交通路锥的车辆安全引导方法，其特征是：(1)基于交通路锥外形特征的交通路锥识别：将基于车载激光雷达和车辆加速度传感器的信息，通过对原始三维空间坐标位置信息、车辆行驶速度、加速度信息进行预处理、筛选后，结合交通路锥特定外形特征，对车辆行驶前方交通路锥进行识别；(2)计算引导出车辆安全行驶区域；在完成对车辆行驶前方交通路锥进行识别后，结合车辆相对交通路锥位置，进行车辆处于交通路锥引导路段的安全行驶区域划分，并生成交通路锥引导路线。2.根据权利要求1所述的基于交通路锥的车辆安全引导方法，其特征是步骤(1)中，对原始三维空间信息进行适应车辆姿态的坐标系转换后，再对坐标系转换后的信息进行栅格化处理、预设阈值的信息预筛选，然后结合交通路锥特定外形特征，进行交通路锥识别，得到交通路锥有效位置坐标。3.根据权利要求2所述的基于交通路锥识别的车辆安全引导方法，其特征在于，利用车载激光雷达相对车辆质心的角度信息，结合车辆加速度传感器采集的车辆行驶速度、车辆加速度信息，对车载激光雷达采集的原始三维空间位置信息进行适应车辆姿态的坐标系转换，计算公式为：P
k”＝{P
k1”,P
k2”,
…
,P
kn”}，P
ki
'＝R1P
ki”+T1，R2＝[∫ω
p
dt,∫ω
q
dt,∫ω
r
dt,]，P
ki
＝R2P
ki
'＝[x,y,z]
T
，上述公式中P
k”为车载激光雷达自身坐标系下第k帧(k＝1,2,3
…
)的原始数据点的集合，P
ki”为车载激光雷达自身坐标系下第k帧中第i个数据点的坐标，R1为车载激光雷达自身坐标系相对车辆质心的车辆坐标系的旋转矩阵，由安装位置决定；T为车载激光雷达自身坐标系相对车辆质心的车辆坐标系的平移矩阵，由安装位置决定；P
ki
'为车载激光雷达第k帧中第i个数据点转换到车辆质心的车辆坐标系的坐标，P
ki
为车载激光雷达第k帧中第i个数据点在第k帧中由于车辆行驶状态后变化的车辆坐标系下的坐标，R2为自定义的旋转矩阵，dt车载激光雷达每帧周期，ω
p
、ω
q
和ω
r
分别为车辆质心的侧偏角速度、俯仰角速度和横摆角速度。4.根据权利要求3所述的基于交通路锥识别的车辆安全引导方法，其特征在于，对坐标系转换后的数据点的进行密度聚类分组，将每组数据中第k帧有效坐标投影到车辆坐标系的YZ面，将YZ面划分为m
×
n个，l
×
l的矩形，(y
max
/l)≤m&lt;(y
max
/l+1)，(z
max
/l)&lt;n&lt;(z
max
/l+1)，第s
×
t个方块中心坐标为G
ks
×
t
＝[y
min
+sl,z
min
+tl]
T
，统计每个方块包含点P
ki
的数量num
s
×
t
，当num
s
×
t
&gt;c时，即判断该方块为有效区域，c为预设阈值。5.根据权利要求3所述的基于交通路锥的车辆安全引导方法，其特征在于，对筛选后的坐标信息进行处理，获得该组第k帧的两组YOZ平面上的近似曲线方程，计算公式为：坐标信...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪昌，彭陆亚静，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：