[发明专利]基于视觉多特征的复杂道路线提取方法

摘要

本发明公开了一种基于视觉多特征的复杂道路线提取方法，包括如下步骤：(1)摄像头标定；(2)透视变换矫正；(3)图像滤波及兴趣点提取；(4)快速LSD线检测；(5)伪道路线剔除及合并；(6)左右边界查找；(7)道路线信息提取。本发明的有益效果为：本发明解决了复杂场景下道路线提取的实时性差与鲁棒性低的问题；在两个挑战性数据集Caltech和SLD都获得较高的性能，道路线提取完整性平均精度达到92％，单帧平均运行时间35ms，充分验证了本发明的有效性。

主权项

一种基于视觉多特征的复杂道路线提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)摄像头标定；将输入图像源转化灰度图像，计算灰度图像的梯度，得到梯度图像；利用梯度图像计算棋盘网格的特征点坐标，通过迭代获取对应位置的坐标映射关系，计算标定参数点矩阵；(2)透视变换矫正；利用标定参数点矩阵将道路图转化为自上而下的俯视图，俯视图的计算主要是通过透视变换完成，透视变换要求识别道路形状中的四个顶点坐标，并且四个坐标点应保持一定的排列顺序，坐标数据排列顺序采用逆时针且数据进行归一化处理；(3)图像滤波及兴趣点提取；对透视变换得到的俯视图进行快速高斯滤波；对滤波后图像进行竖直方向上的边缘增强，计算竖直方向上Sobel边缘Image1，利用HSV颜色空间的S通道和RGB颜色空间的R通道进行阈值化处理得到Image2和Image3，通过滑动窗口搜索计算Image1、Image2和Image3满足组合条件下的二值图像；(4)快速LSD线检测；利用快速LSD线检测对上步骤(3)得到二值图像进行直线提取，获得直线集合S；检测方式采用增强改进方法LSD_REFINE_ADV，将带弧度的线或曲线拆成多个可以逼近原线段的直线，计算出虚警数量参数，通过增加精度阈值，减少尺寸进一步精确查找直线；(5)伪道路线剔除及合并；根据道路线与摄像头成像关系对直线集合S进行修正和处理；通过仰角范围限定能排除不符合道路曲线的直线，接着对确定两个或多个直线进行合并，评估两个直线合并条件应满足距离阈值和倾角阈值；(6)左右边界查找；对线检测结果计算其列投影，设定峰值截取阈值，利用投影向量峰值位置关系判断得到道路线左右边界的中心点坐标；在左右边界中心周围向上滑动窗口来查找并计算道路线延伸区域，延伸区域可由多个子窗口构成，多个子窗口相互连接从二值图像的底部到顶部；子窗口由底部起点搜索，子窗口中心坐标排列方向表示道路线延伸方向；(7)道路线信息提取；计算左右边界曲线的曲率半径和相对于车道中线的偏移位置；可以通过左右边界的回归系数来计算曲率；将最近的N帧像素偏移差值进行加权平滑，通过标定参数计算偏移位置。