[发明专利]生成车辆环境的占用地图的方法、装置和系统

说明书

生成车辆环境的占用地图的方法、装置和系统。一种生成表示车辆周围的可用空间和占用空间的占用地图的方法，其中，占用地图被划分成多个单元格M_x,y，该方法包括以下步骤：通过安装在车辆上的摄像机拍摄两个连续图像；根据所述两个连续图像生成光流矢量；根据所述光流矢量估计车辆周围的空间中的3D点；生成从摄像机到所估计的3D点中的每一个3D点的射线，其中，所述射线与单元格M_x,y的交点限定另一些3D点；针对每个所述单元格M_x,y，确定时间步长t的函数以及根据针对每个所述单元格M_x,y的函数确定占用概率。

技术领域

本发明涉及用于生成表示车辆周围的可用空间和占用空间的占用地图(occupancy map)的方法和装置。

背景技术

在驾驶时建立车辆环境地图对于与驾驶员辅助系统和自主驾驶领域有关的不同高级应用至关重要。车辆周围的可用空间/占用空间的详细表示为诸如路径规划、紧急制动、碰撞警告等系统提供了基础。关于该2D地图中的环境的信息由该地图中的不同单元格(例如，大小20cm×20cm的单元格)的占用概率表示。

这个研究领域的许多系统都依赖于立体摄像机，LIDAR(光检测和测距)或基于雷达的传感器，这些都很昂贵和/或难以处理。文献中经常使用的方法是通过“语义分割”来确定车辆前方的可用空间。这种方法是基于图像的，并且需要一个大标注(含有地面真实信息)数据库来训练分类器(classifier)。分类器通常在具有看起来像沥青或类似质地的地区进行训练。在与沥青有关的训练后，分类器很难将草坪检测为可用空间。但出于防撞策略的规划，将草坪检测为自由空间可以挽救生命。

发明内容

本发明的基本目的是提供一种以低工作量来生成表示车辆周围的可用空间和占用空间的占用地图的有效方法。本发明的另一目的是提供用于生成表示车辆周围的可用空间和占用空间的占用地图的装置。

在本发明的一个方面，提供了一种用于生成表示车辆周围的可用空间和占用空间的占用地图的方法，其中，所述占用地图被划分成多个单元格M_x,y。根据所述方法，在所述车辆移动的同时，通过安装在所述车辆上的摄像机拍摄两个连续图像。根据所述两个连续图像生成光流矢量，并且根据所述光流矢量来估计所述车辆周围空间中的3D点。例如，可以采用常规的从运动恢复结构(structure from motion(SfM))技术，根据所述光流矢量来估计所述车辆环境中的所述3D点。然后，生成从所述摄像机到所估计的3D点中的每一个3D点的射线。例如，可以采用常规的射线追踪(ray tracing)技术来生成所述射线。所述单元格M_x,y可以限定在平面(例如，x-y平面)中。所述单元格M_x,y还从所述平面以正交方式延伸到3D空间中，并由此构成所述车辆周围的3D空间。所述射线与所述车辆周围的3D空间中的所述单元格Mx,y的交点限定另一些3D点。

针对所述单元格M_x,y中的每一个单元格，确定时间步长t的函数(具体为所谓的对数差异比(log-odds ratio))：

其中，i指示位于相应的单元格M_x,y内的3D点，并且3D点i中的每一个由地面之上的高度h_i以及3D点i与相应射线上的、该射线命中地面或对象的3D点之间的距离d_i来限定。是时间步长t-1的函数或对数差异比。根据所述光流矢量在所述车辆周围的空间中估计的所述3D点和由所述射线与所述单元格M_x,y的交点限定的所述3D点有助于方程(1)。

项P(M_x，y|h_i，d_i)是项的函数。具体来说，项P(M_x,y|h_i,d_i)由下式给出：