道路标线的光达侦测方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供一种道路标线的光达侦测方法及其系统，道路标线的光达侦测方法的数据撷取转换步骤撷取路面的三维光达感测器座标系点信息，然后将其转换成车身座标系点信息。水平层车道线判断步骤利用二值化法运算各侦测线的侦测点的反光度而求得二值化阀值，并依据二值化阀值将各侦测点判别为水平标线点或非水平标线点。二值化阀值中至少二者彼此相异。垂直层车道线判断步骤分析相邻的任二侦测线中的水平标线点的斜率，并依据预设斜率阀值及斜率的比对结果将水平标线点判定是否为同一条车道线。借此，本发明专利技术可辅助自驾车定位，以提升自驾的安全性及侦测的正确性。

The method and system of optical arrival detection for road marking

【技术实现步骤摘要】
道路标线的光达侦测方法及其系统
本专利技术是关于一种光达侦测方法及其系统，特别是关于一种道路标线的光达侦测方法及其系统。
技术介绍
一般道路标线侦测方法是用于告知车辆驾驶员在车辆驾驶路径中道路标线的存在，或者用于自动驾驶时路线规划的可行驾驶区域约束。目前大多数系统采用基于视觉的系统(例如：摄影机)来分析获得的图像。由于受限于车辆周围光线状况以及影像品质，此种基于视觉的系统容易造成不正确地区分道路标线。另外市面上有使用高密度光达的感测系统来侦测道路标线(至少32层)，但此种系统所得到的光达数据量往往过于庞大且费用昂贵，而且使用此种高密度光达需耗费较高成本。由此可知，目前市场上缺乏一种运用低密度光达即可准确且快速地侦测出道路标线的光达侦测方法及其系统，故相关业者均在寻求其解决之道。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种道路标线的光达侦测方法及其系统，其利用自驾系统中原有的光达点云数据作车道线侦测，可用以辅助自驾车定位，进而提升自驾的安全性以及点云数据的应用性。此外，相较于习知影像侦测车道线技术，本专利技术基于不受外在环境光线影响以及使用低密度光达的条件下，利用特殊的水平层车道线判断步骤以及垂直层车道线判断步骤，可大幅提升侦测的正确性与准确率。依据本专利技术的方法态样的一实施方式提供一种道路标线的光达侦测方法，其用以侦测邻近车辆的路面的道路标线，道路标线的光达侦测方法包含数据撷取转换步骤、水平层车道线判断步骤以及垂直层车道线判断步骤。其中数据撷取转换步骤是利用装设于车辆的三维光达感测器撷取路面的复数个三维光达感测器座标系点信息，然后依据一座标转换关系式将对应路面的三维光达感测器座标系点信息转换成对应车辆的复数个车身座标系点信息，此些车身座标系点信息分成复数侦测线，各侦测线具有复数侦测点。再者，水平层车道线判断步骤包含标线点云搜寻步骤，且标线点云搜寻步骤包含点云反光度判别步骤。点云反光度判别步骤是利用二值化法运算各侦测线的侦测点的反光度而求得二值化阀值，并依据二值化阀值将各侦测点判别为水平标线点或非水平标线点，此些二值化阀值中至少二者彼此相异。此外，垂直层车道线判断步骤包含连续性分析步骤，连续性分析步骤是分析相邻的任二侦测线中的复数水平标线点的斜率，并依据预设斜率阀值及斜率的比对结果将此些水平标线点判定为一同条车道线点位或一非同条车道线点位，同条车道线点位对应道路标线。借此，本专利技术的道路标线的光达侦测方法利用自驾系统中原有的光达点云数据作车道线侦测，可用以辅助自驾车定位，进而提升自驾的安全性。此外，水平层车道线判断步骤的阶段式点云反光度判断可结合垂直层车道线判断步骤的连续性分析，使侦测方式较为弹性并可提高判断的正确率。前述实施方式的其他实施例如下：前述数据撷取转换步骤可包含点云数据撷取步骤与数据座标转换步骤，其中点云数据撷取步骤是驱动三维光达感测器发射复数激光点至路面，然后三维光达感测器接收反射的激光点后输出三维光达感测器座标系点信息，并传送三维光达感测器座标系点信息至一点云接收处理单元。三维光达感测器设于车辆。数据座标转换步骤是利用点云接收处理单元将三维光达感测器座标系点信息依据座标转换关系式转换成车身座标系点信息。前述实施方式的其他实施例如下：前述座标转换关系式可包含垂直视角、滚动角、三维光达感测器离地高度、三维光达感测器座标系点信息及车身座标系点信息。其中垂直视角表示为α，滚动角表示为β，三维光达感测器离地高度为h，三维光达感测器座标系点信息表示为(x',y',z')，车身座标系点信息表示为(x,y,z)，座标转换关系式符合下式：前述实施方式的其他实施例如下：前述道路标线的光达侦测方法可包含点云高度筛选步骤，此点云高度筛选步骤是依据滤除高度产生滤除线，并利用滤除线将车身座标系点信息中高度值大于滤除高度的侦测点予以滤除。前述实施方式的其他实施例如下：前述水平层车道线判断步骤可包含一车道线宽度筛选步骤，此车道线宽度筛选步骤是分析水平标线点而求得至少一车道线宽度，并依据合理车道线宽度范围及车道线宽度的比对结果将水平标线点判定为一车道线标记或一非车道线标记。前述实施方式的其他实施例如下：在前述车道线宽度筛选步骤中，合理车道线宽度范围包含一车道线最大宽度值与一车道线最小宽度值。当车道线宽度小于等于车道线最大宽度值且大于等于车道线最小宽度值时，水平标线点视为车道线标记的一单车道线。当车道线宽度大于车道线最大宽度值或小于车道线最小宽度值时，水平标线点视为非车道线标记。前述实施方式的其他实施例如下：在前述车道线宽度筛选步骤中，水平标线点经分析而求得第一车道线宽度与第二车道线宽度，合理车道线宽度范围包含车道线最大宽度值、车道线最小宽度值及预设间隙宽度值。当第一车道线宽度与第二车道线宽度均小于等于车道线最大宽度值且均大于等于车道线最小宽度值，且对应第一车道线宽度与第二车道线宽度的水平标线点彼此的间距小于等于预设间隙宽度值时，则对应第一车道线宽度与第二车道线宽度的水平标线点视为车道线标记的双车道线。前述实施方式的其他实施例如下：前述垂直层车道线判断步骤可包含一车道线拟合步骤，此车道线拟合步骤是依据车道线拟合方程式将同条车道线点位的车道线标记的座标值拟合出一预测垂直层道路标线，此预测垂直层道路标线对应道路标线。依据本专利技术的方法态样的另一实施方式提供一种道路标线的光达侦测方法，其用以侦测邻近车辆的路面的道路标线。道路标线的光达侦测方法包含数据撷取转换步骤、水平层车道线判断步骤以及垂直层车道线判断步骤，其中数据撷取转换步骤是利用装设于车辆的三维光达感测器撷取路面的复数个三维光达感测器座标系点信息，然后依据座标转换关系式将对应路面的三维光达感测器座标系点信息转换成对应车辆的复数个车身座标系点信息，此些车身座标系点信息分成复数侦测线，各侦测线具有复数侦测点。此外，水平层车道线判断步骤包含标线点云搜寻步骤，此标线点云搜寻步骤包含点云反光度判别步骤与反光度差异分析步骤。其中点云反光度判别步骤是利用二值化法运算各层侦测线的侦测点的反光度而求得二值化阀值，并依据二值化阀值将各侦测点判别为水平标线点或非水平标线点。而反光度差异分析步骤是利用边缘化法分析各侦测线的侦测点的反光度而求得相邻的任二侦测点的复数个反光度变异量，并依据预设变异值与反光度变异量的比对结果将各侦测点判定为水平标线边缘点或非水平标线边缘点，然后依据各侦测线的水平标线点及水平标线边缘点决定出复数水平点云标线点。再者，垂直层车道线判断步骤包含连续性分析步骤，此连续性分析步骤是分析相邻的任二侦测线中的复数水平点云标线点的一斜率，并依据预设斜率阀值及斜率的比对结果将复数水平标线点判定为同条车道线点位或非同条车道线点位，同条车道线点位对应道路标线。借此，本专利技术的反光度差异分析步骤使用一阶维分结果找峰值，可直觉性得到差异位置处，而且不须运算反光度相减阀值。再者，每层侦测线均进行边缘化法计算，可避免习知影像侦测车道线技术在远处反光度较弱时无法得到明确边缘值的问题。此外，点云数据本身即为不连续状，使用边缘化法进行分析可明确得到其差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种道路标线的光达侦测方法，用以侦测邻近一车辆的一路面的一道路标线，其特征在于，该道路标线的光达侦测方法包含以下步骤：/n一数据撷取转换步骤，是利用装设于该车辆的一三维光达感测器撷取该路面的复数个三维光达感测器座标系点信息，然后依据一座标转换关系式将对应该路面的该些三维光达感测器座标系点信息转换成对应该车辆的复数个车身座标系点信息，该些车身座标系点信息分成复数侦测线，各该侦测线具有复数侦测点；/n一水平层车道线判断步骤，包含：/n一标线点云搜寻步骤，包含：/n一点云反光度判别步骤，是利用一二值化法运算各该侦测线的该些侦测点的反光度而求得一二值化阀值，并依据该一二值化阀值将各该侦测点判别为一水平标线点或一非水平标线点，该些二值化阀值中至少二者彼此相异；以及/n一垂直层车道线判断步骤，包含：/n一连续性分析步骤，是分析相邻的任二该侦测线中的复数该水平标线点的一斜率，并依据一预设斜率阀值及该些斜率的比对结果将该些水平标线点判定为一同条车道线点位或一非同条车道线点位，该同条车道线点位对应该道路标线。/n

【技术特征摘要】
1.一种道路标线的光达侦测方法，用以侦测邻近一车辆的一路面的一道路标线，其特征在于，该道路标线的光达侦测方法包含以下步骤：
一数据撷取转换步骤，是利用装设于该车辆的一三维光达感测器撷取该路面的复数个三维光达感测器座标系点信息，然后依据一座标转换关系式将对应该路面的该些三维光达感测器座标系点信息转换成对应该车辆的复数个车身座标系点信息，该些车身座标系点信息分成复数侦测线，各该侦测线具有复数侦测点；
一水平层车道线判断步骤，包含：
一标线点云搜寻步骤，包含：
一点云反光度判别步骤，是利用一二值化法运算各该侦测线的该些侦测点的反光度而求得一二值化阀值，并依据该一二值化阀值将各该侦测点判别为一水平标线点或一非水平标线点，该些二值化阀值中至少二者彼此相异；以及
一垂直层车道线判断步骤，包含：
一连续性分析步骤，是分析相邻的任二该侦测线中的复数该水平标线点的一斜率，并依据一预设斜率阀值及该些斜率的比对结果将该些水平标线点判定为一同条车道线点位或一非同条车道线点位，该同条车道线点位对应该道路标线。


2.根据权利要求1所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，该数据撷取转换步骤包含：
一点云数据撷取步骤，是驱动该三维光达感测器发射复数激光点至该路面，然后该三维光达感测器接收反射的该些激光点后输出该些三维光达感测器座标系点信息，并传送该些三维光达感测器座标系点信息至一点云接收处理单元，该三维光达感测器设于该车辆；及
一数据座标转换步骤，是利用该点云接收处理单元将该些三维光达感测器座标系点信息依据该座标转换关系式转换成该些车身座标系点信息。


3.根据权利要求1所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，该座标转换关系式包含一垂直视角、一滚动角、一三维光达感测器离地高度、该些三维光达感测器座标系点信息及该些车身座标系点信息，该垂直视角表示为α，该滚动角表示为β，该三维光达感测器离地高度为h，该些三维光达感测器座标系点信息表示为(x',y',z')，该些车身座标系点信息表示为(x,y,z)，该座标转换关系式符合下式：





4.根据权利要求1所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，还包含：
一点云高度筛选步骤，是依据一滤除高度产生一滤除线，并利用该滤除线将该些车身座标系点信息中高度值大于该滤除高度的复数该侦测点予以滤除。


5.根据权利要求1所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，该水平层车道线判断步骤还包含：
一车道线宽度筛选步骤，是分析该些水平标线点而求得至少一车道线宽度，并依据一合理车道线宽度范围及该至少一车道线宽度的比对结果将该些水平标线点判定为一车道线标记或一非车道线标记。


6.根据权利要求5所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，
在该车道线宽度筛选步骤中，该合理车道线宽度范围包含一车道线最大宽度值与一车道线最小宽度值；
当该至少一车道线宽度小于等于该车道线最大宽度值且大于等于该车道线最小宽度值时，该些水平标线点视为该车道线标记的一单车道线；
当该至少一车道线宽度大于该车道线最大宽度值或小于该车道线最小宽度值时，该些水平标线点视为该非车道线标记。


7.根据权利要求5所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，
在该车道线宽度筛选步骤中，该些水平标线点经分析而求得一第一车道线宽度与一第二车道线宽度，该合理车道线宽度范围包含一车道线最大宽度值、一车道线最小宽度值及一预设间隙宽度值；
当该第一车道线宽度与该第二车道线宽度均小于等于该车道线最大宽度值且均大于等于该车道线最小宽度值，且对应该第一车道线宽度与该第二车道线宽度的该些水平标线点彼此的间距小于等于该预设间隙宽度值时，则对应该第一车道线宽度与该第二车道线宽度的该些水平标线点视为该车道线标记的一双车道线。


8.根据权利要求1所述的道路标线的光达侦测方法，其特征在于，该垂直层车道线判断步骤还包含：
一车道线拟合步骤，是依据一车道线拟合方程式将该同条车道线点位的该些车道线标记的座标值拟合出一预测垂直层道路标线，该预测垂直层道路标线对应该道路标线。


9.一种道路标线的光达侦测方法，用以侦测邻近一车辆的一路面的一道路标线，其特征在于，该道路标线的光达侦测方法包含以下步骤：
一数据撷取转换步骤，是利用装设于该车辆的一三维光达感测器撷取该路面的复数个三维光达感测器座标系点信息，然后依据一座标转换关系式将对应该路面的该些三维光达感测器座标系点信息转换成对应该车辆的复数个车身座标系点信息，该些车身座标系点信息分成复数侦测线，各该侦测线具有复数侦测点；
一水平层车道线判断步骤，包含：
一标线点云搜寻步骤，包含：
一点云反光度判别步骤，是利用一二值化法运算各该侦测线的该些侦测点的反光度而求得一二值化阀值，并依据该一二值化阀值将各该侦测点判别为一水平标线点或一非水平标线点；及
一反光度差异分析步骤，是利用一边缘化法分析各该侦测线的该些侦测点的反光度而求得相邻的任二该侦测点的复数个反光度变异量，并依据一预设变异值与该些反光度变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王俞芳，蔡宜学，许立佑，
申请(专利权)人：财团法人车辆研究测试中心，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71