[发明专利]一种基于景深图像或者点云的路面模型及其建立方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆安全技术领域，涉及车载路面建模系统，以及ADAS(高级驾驶员辅助系统)技术和无人驾驶技术，特别涉及一种基于景深图像或者点云的路面模型及其建立方法。

背景技术

目前，驾驶员的疲劳驾驶、注意力不集中或者不良驾驶习惯，导致了大部分交通事故。ADAS技术和无人驾驶技术能够有效降低或者避免此类交通事故。

路面模型是ADAS技术和无人驾驶技术的基础，路面模型的可靠性和精度很大程度上影响了ADAS系统和无人驾驶系统的性能。现有的路面模型主要是通过对景深图像或者点云进行聚类，然后进行分割标记，这种方式通常需要大量的复杂计算，而且描述方式也不够简洁明了。

发明内容

为了克服现有技术缺陷，本发明提供了一种基于景深图像或者点云的路面模型及其建立方法，为ADAS技术和无人驾驶技术提供更为简单实用的路面模型。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，本发明提供了一种路面模型，包括：四种路面模型元素：路面，路面障碍物，路边障碍物，悬空障碍物；每一种路面模型元素具有如下属性：空间平面方程，尺寸，中心位置，中心距离，Z轴方向距离，相对速度，对地速度。

另一方面，本发明提供了一种基于景深图像或者点云的路面模型的建立方法，包括：

(1)根据深度图像获取设备或者点云获取设备的安装参数高度和角度，建立满足以下关系的三维空间直角坐标系：

(A)选择设备位置作为原点；

(B)选择与车底平行并位于垂直于车辆正前方平面的方向作为Z轴，方向指向车辆正前方；

(C)选择与Z轴垂直并垂直车底平面向上的方向作为Y轴；

(D)选择与Z轴，Y轴垂直，方向指向驾驶室右侧的方向作为X轴。

(2)根据新建立的三维直角坐标系，将深度图像或者点云转换成新坐标系下的的点云坐标；

(3)对新的点云进行三维空间平面拟合，并寻找水平近似平面和垂直近似平面。水平近似面满足：空间平面与Y轴的夹角接近90度；垂直近似面满足：空间平面与Z轴的夹角接近90度。

(4)对所发现的水平近似面进行标记，如果两个水平近似面重合度达到一定阈值，则标记为同一水平近似面；对标记后的水平近似面进行区域生长，并将区域生长之后的水平近似面作为待选路面元素。

(5)结合本车的深度图像获取设备或者点云获取设备的安装高度和角度，根据以下要求筛选出待选地面作为路面模型的路面元素：

(A)原点垂直投影到平面的距离最接近设备到地面高度；

(B)原点的处于平面的上方；

(C)平面位于路面检测区域范围内；

(6)根据与路面模型的路面元素的空间位置关系，对垂直近似面进行分类和识别：

(A)垂直近似面和路面有相接，或者垂直近似面的下边沿的点到路面的距离小于阈值，则被分类为路面障碍物。

(B)垂直近似面和路面无相接，但与路面所在的平面拓展区域存在相接，或者垂直近似面的下边沿的点到路面所在平面的拓展区域的距离小于阈值，则被分类为路边障碍物。

(C)垂直近似面的下边沿的点到路面的距离大于阈值，则被分类为悬空障碍物。

(7)求解每个路面模型元素的属性，包括：

空间平面方程：平面拟合的方程；尺寸：平面的区域大小；位置：平面区域的中心位置；中心距离：中心位置到原点的距离；Z轴方向距离：中心距离在Z轴上的投影；中心速度：中心位置的对地速度；Z轴方向速度：中心速度在Z轴上的投影；相对中心速度：相对原点的速度；相对Z轴方向速度：相对中心速度在Z轴上的投影。

本发明的有益效果是：本发明通过拟合三维空间平面，并寻找水平近似平面和垂直近似平面，依据所发现的水平近似面和垂直近似面并结合设备安装参数，对路面物体进行分类和识别，并计算其属性，然后创建了一种简单实用的路面模型，提高了路面模型构建的效率和鲁棒性，可以集成到ADAS系统和无人汽车驾驶系统，具有很强的实用价值和经济价值。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1：本发明的路面模型建立流程图

图2：本发明的三维空间直角坐标系示意图

图3：本发明的路面模型分类示意图

具体实施方式