[发明专利]基于单目摄像头的车辆行驶轨迹预测方法

说明书

提出一种基于单目摄像头的车辆行驶轨迹预测方法。该方法共分为两大步骤。第一个步骤是对视频序列中车辆距离拍摄车辆的距离进行检测，并结合搭载摄像头的车辆所在的位置将距离变换为世界坐标系下的位置信息，对视频中的多帧图像进行检测之后，将图像序列中连续的位置信息构成车辆的历史行驶轨迹。第二个步骤是通过车辆的历史行驶轨迹，结合车辆的行驶轨迹预测算法，对车辆的行驶轨迹进行预测。

技术领域

本权利提出一种基于单目摄像头的车辆行驶轨迹预测方法，只通过车载单目摄像头对车辆行驶轨迹进行预测，大幅降低对车辆行驶轨迹进行预测的成本，属于图像数据处理_(G06T)领域。

背景技术

汽车是每一名现代人都会接触到的交通工具，它极大地方便了我们的日常生活。但同时，来来往往的车流也给我们的安全带来了隐患。由《世界卫生组织》所发布的数据，在全世界范围内每年约有120万人因交通事故死亡，也就是说每天约有3500人死于交通事故。而因车祸导致伤残的人数更多，造成了大量的经济损失。尽管各国都在继续完善交通规则，厂商也为车辆增加诸如自动巡航、防抱死、紧急停车等附加功能，交管部门也对司机的考核提出了更高的要求，但交通事故的发生总是在所难免。司机的驾驶能力、驾驶过程中的精神状况以及司机的情绪波动都会对行车安全造成影响，如何将人为因素造成交通事故的概率降低是一个亟待解决的问题。

计算机是当代发展最为快速的行业之一，尤其是计算机的硬件计算能力的提升更是令人瞠目结舌，这使得人工智能技术在诸多领域中有了越来越广阔的应用。现如今，人工智能算法在各个行业都有着极为广泛的应用。智能驾驶技术是人工智能技术得以广泛应用的一个行业之一，也是现如今学术界与企业界的研究热点。搭载了智能驾驶系统的车辆一般由大量的传感器单元以及相应的决策控制系统与执行决策的执行模块组成。传感器对于车辆而言相当于人类的感官，帮助车辆获取周围的信息，决策系统相当于人脑，结合传感器获取到的信息，分析周围环境，做出合理的驾驶决策，通过执行模块来控制车辆的行动。目前无论是辅助驾驶系统还是自动驾驶系统都在逐步投入使用。若该类技术能对传统驾驶方式中的缺陷进行补足，将能大大减少因为人的因素而造成的交通事故，提升驾驶安全性，提升驾驶体验。

无人驾驶车辆以及辅助驾驶系统常用的传感器为摄像头与激光雷达。摄像头可以感知周围环境的视觉信息，技术成熟，分辨率高而且价格低廉。其缺陷在于感知的信息需要进行较多的后续处理，且处理过程复杂，容易对结果的精度产生影响；激光雷达可以快速精确地对周围环境进行全方位的感知，获知障碍物的位置，但其成本较高，对智能驾驶的普及造成了一定的困难。因此，出于场景、成本、性能等多方面的原因，摄像头可以作为自动驾驶系统的传感器，以获取车辆周围的环境信息。

轨迹预测是提升自动驾驶系统以及辅助驾驶系统对复杂路况处理能力的重要技术，通过对车辆四周运动的车辆进行检测，并收集这些车辆在过去一段时间的行驶轨迹，对其未来一段时间的行驶状态以及行驶轨迹做预测。若能使自动驾驶系统在一定程序上拥有人类驾驶员对路面上其他车辆的预测能力，则可让自动驾驶系统在复杂多变的交通环境下拥有更强大的应变能力，提升智能驾驶系统的安全系数与驾驶表现。

单目摄像头是车辆上常见的传感器之一，其成本低廉且易于加装到几乎任何一种车辆上，具有较强的可扩展性。在现代芯片与光学元件制造工艺的帮助下，在车辆的设计过程中，添加单目摄像头单元对成本与设计难度的影响较小，可低成本对车辆获取周围环境的能力产生明显的提升。对单目摄像头而言，其优势在于成本低廉且可通过图像的方式获取到丰富的环境信息，但获取到的图像信息并不直接包含场景中目标精确的位置信息，对于需要获取目标在世界坐标系下位置信息的应用而言，这是一个很大的弊端。

由于通过摄像头所获取到的图像并不直接包含周围环境的位置信息，因此需要通过算法，对图像序列中的信息进行提取，提取的信息内容包括物体的位置、速度等。真实的场景中，有大量的动态目标，若无人驾驶系统或辅助驾驶系统可以对周围运动目标的状态信息准确捕捉并做出预测，可以使得路径规划算法的准确度大幅提升，获得更加稳定可靠的路径规划结果。