[发明专利]一种基于多线结构光的车载路面凹陷检测方法

说明书

本发明公开了一种基于多线结构光的车载路面凹陷检测方法，包括以下步骤：利用红外激光发射器向车前路面投射多线结构光图案；利用红外摄像机采集车前路面图像，并在图像中添加车迹线；提取图像中的多线结构光图案、车道线、路面边缘等信息；根据多线结构光图案的变化情况判断车迹线或车道线内是否存在大的起伏或凹陷；若存在凹陷，估算凹陷与车辆之间的距离并将信息反馈给车辆控制系统；当车辆处于行进状态时，重复上述步骤，持续为控制系统提供车前路面信息。本发明能有效检测各种车道、各种行驶状态下的凹陷并得出凹陷与车辆之间的距离。

技术领域

本发明涉及路面检测领域，尤其涉及一种基于多线结构光的车载路面凹陷检测方法。

背景技术

公路路面在交通载荷和自然因素的作用下难免会出现凹坑破损。对于无人驾驶车或高速行驶车辆而言，这些凹陷是影响安全行车的重要隐患，及时地路面凹陷检测事关行车安全。当前的车载雷达技术很容易探测道路上存在的各种凸起障碍，但对于道路凹陷检测则显得力不从心。

发明内容

发明目的：为了解决目前道路凹陷检测不准确，误报率高的问题，本发明提供一种基于多线结构光的车载路面凹陷检测方法。

技术方案：一种基于多线结构光的车载路面凹陷检测方法，包括以下步骤：

(1)利用红外激光发射器向车前路面投射多线结构光图案；

(2)利用红外摄像机采集车前路面图像，并在图像中添加车迹线；

(3)提取图像中的多线结构光图案、车道线、路面边缘等信息；

(4)根据多线结构光图案的变化情况判断车迹线或车道线内是否存在大的起伏或凹陷；

(5)若存在凹陷，估算凹陷与车辆之间的距离并将信息反馈给车辆控制系统；

(6)当车辆处于行进状态时，重复上述步骤，持续为控制系统提供车前路面信息。

所述红外激光发射器固定于车前较低位置，发射连续或脉冲时间红外激光，其光斑为多条相互平行的直线，多线形状的光斑投射方向倾斜向下，照射区域为车前一定距离的路面，且线条与车辆前进方向垂直。

所述红外摄像机固定于车身前部较高位置处或置于车顶，其内、外参数已通过标定获得；摄像机对路面连续拍摄，拍摄时间与脉冲结构光同步，其拍摄的区域为步骤(1)中结构光所照射的路面区域，且所拍摄的路面上的结构光图案位于摄像机视场的中间位置；所述车迹线为根据车辆转向信号、摄像机视场、摄像机内外参数在每帧图像中自动添加的车辆前进的轨迹，

车迹线方程如下：

其中车迹线在相机拍摄图像上的坐标投影分别如下：

其中2α为摄像头的可视角度范围，b为摄像头距离地面距离,β为摄像头中心线和水平面的夹角，H为拍摄图像的高度，W为拍摄图像的高度，L为汽车前后轮轴距，D为前轮距离车头的距离,为后轮和水平方向的夹角。

所述步骤(3)中的车道线以及路面边缘提取，由于单一的拟合算法无法视线多种路面的拟合效果，因此提出了自适应拟合算法，自适应直线拟合算法以最小二乘法中的直线拟合作为基本依据，利用直线拟合得到的偏差来判断是否需要进行二次曲线拟合以及三次曲线拟合，

最小二乘法的直线拟合公式如下，设x和y之间的函数关系为y＝a+bx，其中a代表截距，b代表斜率；对于等精度测量所得到的N组数据(x_i，y_i)，i＝1,2……N,其中x_i被认为是准确的，所有的误差只联系着y_i，用最小二乘法估计参数时，要求观测值y_i的偏差的加权平方和为最小，即可使下式的值最小：