一种复合型车道识别系统及方法技术方案

本发明专利技术请求保护一种复合型车道识别系统及方法，涉及智能车辆环境感知与控制技术领域。系统由数据采集、信息融合、车道建模与车道识别四个模块组成。其中，数据采集模块利用摄像机及多个雷达采集车道标志线、车道边界、引导车和护栏信息，通过车载定位装置采集主车运动状态；信息融合模块融合摄像机与多个雷达采集的车道边界、引导车信息以提高其检测精度；车道建模模块利用车道标志线、车道边界建立主车所在车道的中心曲线模型来描述车道形状；车道识别模块利用车道标志线、车道边界、护栏、引导车信息及主车运动状态通过滤波器来准确估计车道结构参数，从而实现车道识别的目的。本发明专利技术方法提高了对不同车道的适应能力并提高车道识别的准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机和自动化技术，特别是智能车辆环境感知
，具体涉及一种针对结构化和非结构化车道的复合型车道识别系统及方法。
技术介绍
对周围复杂环境的感知是智能车辆实现辅助驾驶与无人驾驶的基础，车道识别是智能车辆环境感知的重要组成部分。“复合型车道”是结构化车道与非结构化车道两种类型车道的总称，复合型车道识别是智能车辆对环境理解的重要组成部分，是智能车辆实现辅助驾驶与无人驾驶的先决条件。中国专利申请：车道识别系统、车道识别方法和车道识别程序(申请号：CN200980102024.5)与中国专利申请：一种实时多车道识别及跟踪方法(申请号：CN201510205669.9)是基于图像的车道识别，通过获取车道标志线识别车道，这种方法只适用于具有车道标志线的结构化车道，不适用于非结构化车道。中国专利申请：一种车道检测方法及装置(申请号：CN201410163327.0)是基于图像的车道识别，利用车道边界线和车道标志线识别车道，这种方法只采用了视觉信息。中国专利申请：车道估计装置和方法(申请号：CN201410208141.2)是基于图像和雷达的车道识别方法，利用摄像头捕获车辆前方的图像和雷达感测车辆前方的多个静止物体识别车道，这种方法没有利用主车前方引导车辆信息及护栏信息。本专利技术针对现有车道识别系统及方法信息来源少、适应不同类型车道的能力较弱以及车道识别精度低的问题，提出一种复合型车道识别方法，利用多种传感器采集主车周围环境信息并进行融合来识别车道，克服了现有方法中存在的问题，提高了车道识别的精度以及对不同类型车道的适应能力。
技术实现思路
本专利技术针对复合型车道的特点及现有方法信息来源少导致的复合型车道识别精度低的问题，提出了一种基于多传感器信息融合的复合型车道识别系统及方法，以提高车道识别的精度及对不同车道的适应能力。该系统由数据采集模块、信息融合模块、车道建模模块和车道识别模块组成。其中，数据采集模块利用摄像机与多个雷达采集车道与环境信息，包括车道标志线、车道边界、主车前方引导车、车道两侧的护栏，从中利用图像处理及雷达数据处理技术提取车道标志线、车道边界、主车前方引导车、护栏的位置及运动状态信息，并利用车载定位装置获得主车运动状态信息。信息融合模块融合数据采集模块中分别由摄像机与多个雷达获得的车道边界位置、引导车位置。车道建模模块利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界位置建立车道模型。车道识别模块以车道模型为基础，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、护栏位置、主车状态信息以及信息融合模块得到的车道边界位置、引导车状态信息进行滤波估计，得到车道结构参数从而实现复合型车道的识别。本专利技术解决上述技术问题的方案是：在主车运行过程中，复合型车道的识别分成两个阶段，第一阶段是道路与环境信息的感知，包括数据采集与信息融合；第二阶段是道路参数的估计，包括车道建模与车道识别。第一阶段中，复合型车道识别系统的数据采集模块利用摄像机采集并计算主车前方车道标志线位置、车道边界位置、引导车位置与速度，利用多个雷达采集并计算主车前方车道边界位置、引导车位置与速度、护栏位置，利用车载定位装置采集并计算主车位置与速度；信息融合模块对上述摄像机与多个雷达分别获得的车道边界位置、引导车位置与速度进行融合，得到融合后的车道边界位置、引导车位置与速度。第二阶段中，复合型车道识别系统的车道建模模块综合考虑结合结构化和非结构化车道的特征，用主车所在车道的中心曲线来描述车道形状，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界位置建立车道模型；车道识别模块以车道模型为基础，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、、护栏位置、主车运动状态信息以及信息融合模块获得的车道边界位置、引导车位置与速度通过滤波器估计车道结构参数，实现车道识别。本专利技术的优点及有益效果如下：本专利技术提出一种基于多传感器信息融合的复合型车道识别系统及方法，其优点及有益效果有：(1)提高车道识别的精度。本专利技术综合利用多个传感器获得的车道标志线、车道边界、护栏、引导车以及主车运动状态等多种信息，通过信息融合来估计出车道的结构参数，提高了车道识别精度。(2)适用于多种类型车道。本专利技术结合结构化和非结构化车道的特点，利用多种信息建立车道模型，此方法相较于其他车道模型更具有适应能力。附图说明图1本专利技术一种复合型车道识别系统的总体框架；图2本专利技术一种复合型车道识别方法采用的坐标系统；图3本专利技术的车道标志线检测流程；图4本专利技术的车道边界检测与融合流程；图5本专利技术的引导车检测与融合流程；图6本专利技术的车道模型；图7本专利技术的车道识别流程。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术作进一步说明：本专利技术提出一种基于多传感器信息的复合型车道识别系统及方法，利用摄像机、雷达及车载定位装置采集车道标志线、车道边界、护栏、引导车及主车运动状态等信息并进行融合，建立车道模型并通过滤波器估计车道结构参数，提高车道识别的精度与适应能力。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示为本专利技术一种复合型车道识别系统的总体框架。该系统由数据采集模块、信息融合模块、车道建模模块和车道识别模块组成。其中，数据采集模块中包含摄像机与雷达两类传感器，摄像机安装于主车的前方，多个雷达分别安装于主车前方及两侧。数据采集模块利用摄像机采集并提取车道标志线、车道边界及前方引导车，利用安装在主车前方的雷达采集主车前方引导车，利用安装在两侧的雷达采集车道边界及护栏，并利用车载定位装置获得主车运动状态信息。信息融合模块融合数据采集模块中分别由摄像机、雷达获得的车道边界位置、引导车位置与速度，得到更高精度的车道边界位置、引导车位置与速度信息。车道建模模块利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界位置建立车道模型。车道识别模块以车道模型为基础，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、护栏位置、主车状态信息以及信息融合模块得到的车道边界、引导车状态信息进行滤波估计，得到车道结构参数从而实现复合型车道的识别。所述系统进行车道识别的具体步骤包括：(1)坐标系建立：建立系统用到的坐标系，包括地面坐标系、车载坐标系与车道坐标系；(2)数据采集：利用摄像机采集并计算主车前方车道标志线位置、车道边界位置、引导车位置与速度；利用多个雷达采集并计算主车前方车道边界位置、引导车位置与速度、护栏位置；利用车载定位装置采集并计算主车位置与速度；(3)信息融合：对步骤(2)中摄像机与多个雷达分别获得的车道边界位置、引导车位置与速度进行融合，得到更高精度的车道边界位置、引导车位置与速度；(4)车道建模：用主车所在车道的中心曲线来描述车道形状，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界位置建立车道模型；(5)车道识别：在步骤(4)建立的车道模型的基础上，将数据采集模块获得的车道标志线位置、护栏位置、主车运动状态信息以及信息融合模块获得的车道边界位置、引导车位置与速度通过滤波器估计车道结构参数，实现车道识别。图2为本专利技术一种复合型车道识别方法采用的坐标系统，坐标系统包含了地面坐标系、车载坐标系与车道坐标系3类。其中，地面坐标系Og-xgygzg由主车启动时的初始位置确定，坐标系原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合型车道识别系统，其特征在于：包括数据采集模块、信息融合模块、车道建模模块和车道识别模块，其中所述数据采集模块：利用摄像机与多个雷达采集并提取主车前方车道边界的位置、车道标志线的位置、引导车的位置与速度、护栏的位置，利用车载定位装置获得主车的位置与速度；信息融合模块：融合数据采集模块获得的车道边界位置得到车道边界的状态信息，融合数据采集模块获得的引导车位置得到引导车的状态信息；车道建模模块：利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界的状态信息建立车道模型；车道识别模块：以车道模型为基础，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、护栏位置、主车状态信息以及信息融合模块得到的车道边界与引导车的状态信息进行滤波估计，得到车道结构参数从而实现车道识别。

【技术特征摘要】
1.一种复合型车道识别系统，其特征在于：包括数据采集模块、信息融合模块、车道建模模块和车道识别模块，其中所述数据采集模块：利用摄像机与多个雷达采集并提取主车前方车道边界的位置、车道标志线的位置、引导车的位置与速度、护栏的位置，利用车载定位装置获得主车的位置与速度；信息融合模块：融合数据采集模块获得的车道边界位置得到车道边界的状态信息，融合数据采集模块获得的引导车位置得到引导车的状态信息；车道建模模块：利用数据采集模块获得的车道标志线位置、信息融合模块得到的车道边界的状态信息建立车道模型；车道识别模块：以车道模型为基础，利用数据采集模块获得的车道标志线位置、护栏位置、主车状态信息以及信息融合模块得到的车道边界与引导车的状态信息进行滤波估计，得到车道结构参数从而实现车道识别。2.根据权利要求1所述的复合型车道识别系统的复合型车道识别方法，其特征在于，包括以下步骤：2.1坐标系建立：建立系统用到的坐标系，包括地面坐标系、车载坐标系和车道坐标系；2.2数据采集：利用摄像机采集并计算主车前方车道标志线位置、车道边界位置、引导车位置与速度；利用多个雷达采集并计算主车前方车道边界位置、引导车位置与速度、护栏位置；利用车载定位装置采集并计算主车位置与速度；2.3信息融合：对步骤2.2中摄像机与多个雷达分别获得的车道边界位置、引导车位置与速度进行融...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑明，王春阳，冯辉宗，李银国，蒋建春，冯明驰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50