[发明专利]一种用于智能车辆的基于视觉信息与GIS信息融合的方法

权利要求书

1.一种用于智能车辆的基于视觉信息与GIS信息融合的方法，其特征在于：通过视觉信息与GIS信息融合的方式实现车辆在多车道的定位、路口信号灯检测、路口定位及车辆导航三个方面；

所述的视觉信息首先要对图像进行预处理，包括相近标定、感兴趣区域划分、图像灰度化处理以及边缘检测；其中感兴趣区域划分是根据图像信息分布特点和所要提取的信息，图像划分为不同的感兴趣区域，即图像下半部分为检测车道线、交通标线感兴趣区域；图像上半部分为检测信号灯感兴趣区域；将感兴趣区域又划分为近区域和远区域；

所述的车辆在多车道的定位具体实现过程如下：

(1)设定车道线包含实现和虚线的路段称为常规路段，车道线均为实线的路段称为非常规路段；

(2)根据GPS定位和电子地图确定车辆所在道路；

(3)根据定位、位置匹配，确定车辆所在路段是否为常规路段；当车辆在非常规路段时，分别检测本车道两侧是否存在车道线，根据检测结果判断车辆所在车道；当车辆在常规路段时，利用视觉信息判断车辆所在车道的两侧车道线类型，根据检测结果判断车辆所在车道；

所述过程(3)中，当车辆处于非常规路段，受周围车辆影响可能导致无法检测到相邻车道或者车道数量多于3时，无法判断车辆在车道中的具体位置，需要根据GPS位置坐标计算车辆与道路边缘的距离，根据距离辅助定位车辆所在车道，具体过程如下：

假设车辆位置坐标为G_i，车辆与道路左、右边缘最近点距离表示为d_li(G_i，L_i)，d_ri(G_i，R_i)，则取n个采样点计算车辆位置与道路左、右边缘最近点平均距离：

记车辆位置与道路左、右边缘最近点平均距离比值为：

R_a的值反映了车辆在道路中的相对位置；

所述过程(3)中利用视觉信息技术判断车辆所在车道的两侧车道线类型根据以下方法实现：车道线存在于感兴趣区域，所以只需在感兴趣区域检测直线，因此对车道线所在的感兴趣区域的近、远区域分别执行Hough变换；Hough变换检测到图像中存在的线段，获得的线段参数包括起点、终点、长度，因为检测的对象为车道两侧的车道线，根据车道线平行的特点，计算每条线段的斜率，并计算两条线段之间的距离，根据距离排除不是车道线的线段，得到数量较少的候选车道线，候选车道线包括实线与虚线，先设定两个阈值L_max，L_min分别为线段长度上限阈值和下限阈值，当车道线长度大于上限阈值L_max时，则判断为实线；当车道线长度大于下限阈值L_min且小于上限阈值L_max时，判断车道线为虚线；当车道线长度小于下限阈值L_min时，重新获取车道线在按照上述步骤进行比较，结果比例较大者为最终结果，从而判断车道线为实线或虚线；

所述的路口信号灯检测具体实现过程如下：

(a)通过GPS获取车辆地理位置，计算车辆距离路口距离，当距离大于100米时，信号灯检测程序不启动；距离小于100米时，启动信号灯检测程序，进入步骤(b)；

(b)对车辆进行车道中的定位，确定车辆所在车道；

(c)确定车辆所在车道信号灯检测感兴趣区域；

(d)通过电子地图获取信号灯类型和安装方式；

(e)通过视觉信息对信号灯检测，输出车辆所在车道信号灯状态；

所述步骤(e)中视觉信息对信号灯检测根据以下方法实现：

a)车辆行驶至路口时，一是正常行驶通过路口，二是在路口处减速停车，两种工况受交通流和信号灯的影响，因此通过路口时，需要对停车线以及交通信号灯进行检测。

b)检测停车线时，在感兴趣区域内利用hough变换方法进行直线检测，通过对直线角度约束会检测到满足停车线特征的所有直线，然后，由国标可知车道宽度L_r,停车线长度不大于车道宽度，设置停车线长度下限阈值L_s，当检测到的线段长度L满足条件L_s＜L＜L_r时，即判断为停车线；

c)检测信号灯时，基于颜色和形状特征相结合的方法检测信号灯。

所述的路口定位及车辆导航包括以视觉信息确定车辆初始位姿和以视觉信息融合GPS和DR数据确定车辆最终位姿。