[发明专利]一种运动约束下基于设定路牌的车辆位置估计方法

摘要

本发明涉及一种运动约束下基于设定路牌的车辆位置估计方法，首先，获取车辆前方的含有设定路牌的视频流图像。之后在一帧图像中检测设定路牌，如未检测到指示牌即处理下一帧图像。检测得到设定路牌后，提取指示牌的4个控制点坐标，再获取数据库中预存的该指示牌的4个正交控制点坐标，4对控制点之间一一对应，计算由输入图像中设定路牌位置到数据库正交位置的平面投影变换矩阵，并在平面投影变换矩阵中添加限制条件进行运动约束，利用添加约束条件后的矩阵解算得到车辆在交通指示牌坐标系下的精确位置。当车辆在设有设定路牌的道路上行驶时，本发明能够快速定位车辆在设定路牌坐标系下的位置，具有实时性高，成本低廉，易于推广的优点。

主权项

1.一种运动约束下基于标准路牌的车辆位置估计方法，其特征在于，所述标准路牌设置在道路一侧，且与道路路面垂直，所述标准路牌为正方形平面指示牌，底色为白色，所述标准路牌的四个顶角处设有正方形区域，用红色标注，指示字符用蓝色标注；包括步骤如下：A、获取数据库信息获取的数据库信息包括标准路牌的尺寸大小、标准路牌中心与车道的距离信息、标准路牌的控制点信息、基准标准图像；标准路牌的尺寸大小包括标准路牌的长度和宽度；标准路牌中心与车道的距离信息是指标准路牌中心与每条车道线的横向距离；标准路牌的控制点信息是指标准路牌的四个顶角处的正方形区域的质心点坐标；基准标准图像是指仅包括标准路牌的图像；B、车辆位置估计(1)相机拍摄获取含有标准路牌的道路图像；(2)将步骤(1)获取的道路图像依次进行由RGB颜色空间转换至HSV颜色空间、二值化处理、感兴趣区域划分处理；(3)提取步骤(2)处理后得到的道路图像中标准路牌四个控制点区域的质心点，作为标准路牌的控制点坐标信息；四个控制点区域即标准路牌的四个顶角处设置的四个正方形红色区域；(4)计算基准标准图像的四个控制点坐标与相机拍摄的含有标准路牌的道路图像的四个控制点坐标之间的平面投影变换矩阵，利用该平面投影变换矩阵将基准标准图像与含有标准路牌的道路图像中的标准路牌图像配准，验证平面投影变换矩阵的准确性；计算基准标准图像的四个控制点坐标与相机拍摄的含有标准路牌的道路图像的四个控制点坐标之间的平面投影变换矩阵；利用平面投影变换矩阵将基准标准图像配准到相机拍摄的含有标准路牌的道路图像中的标准路牌图像上，两个标准路牌重合，如果基准标准图像与相机拍摄的含有标准路牌的道路图像中的标准路牌图像重合的误差在2个像素点以内，则该平面投影变换矩阵是准确的，进入步骤(5)，否则，该平面投影变换矩阵不准确，进行下一帧相机拍摄的含有标准路牌的道路图像的运算，重新执行步骤(4)；(5)在运动约束下分解平面投影变换矩阵，得到车辆的位置；设定相机的3×3内参数矩阵为K；设定基准标准图像的四个控制点二维坐标点的齐次坐标分别为P_d1,P_d2,P_d3,P_d4，表示为P_do，0＝1，2，3，4；设定相机与基准标准图像之间的外参矩阵R_T中前两列是指相机在世界坐标系下绕X轴、Y轴的旋转向量，d是建立数据库时相机与基准标准图像的垂直距离；设定步骤(3)相机拍摄的含有标准路牌的道路图像的四个控制点的二维坐标点的齐次坐标分别为P_i1,P_i2,P_i3,P_i4，表示为P_io，0＝1，2，3，4；设定P_do与P_io之间的变换矩阵，即基准标准图像与相机拍摄的含有标准路牌的道路图像之间平面投影变换矩阵M为设置限制条件m₂,m₄,m₇,m₈均为0，添加限制条件将平面投影变换矩阵更新为基于更新后的平面投影变换矩阵估计车辆位置。