雷达与视觉航迹预测及修正方法技术

本发明专利技术公开了一种雷达与视觉航迹预测及修正方法，该方法包括：获取雷达航迹数据和视觉航迹数据，并将雷达航迹数据和视觉航迹数据进行数据关联得到数据关联组；根据数据关联组判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据；根据融合航迹结构化数据确定融合航迹；对融合航迹进行检测和航迹修正。本发明专利技术能够形成多目标探测合力，提高目标跟踪精度和目标身份一致性，并可应用于复杂交通环境路端感知、城市环境无人机多目标监控等场景。市环境无人机多目标监控等场景。市环境无人机多目标监控等场景。

【技术实现步骤摘要】
雷达与视觉航迹预测及修正方法


[0001]本专利技术涉及多源异构数据融合与目标跟踪
，尤其涉及一种雷达与视觉航迹预测及修正方法。

技术介绍

[0002]环境和目标实时感知是道路管理、周界安防、智能驾驶等“新基建”领域的基础和关键环节。毫米波雷达、激光雷达和摄像头是主流的探测设备，能够获得较丰富的目标信息。激光雷达受气象影响大，大气衰减和恶劣天气使作用距离降低，湍流会降低激光雷达测距精度。现阶段，摄像头和微波雷达传感器在价格方面优势依然显著，且激光雷达维护成本高，稳定性、可靠性方面还不足以满足民用需求。视频结合智能算法的方案应用较为普及，但在低照度、雨、雪等异常条件的检测效果不佳，检测目标速度、位置等物理信息的精度不足，检测范围和距离受限于分辨率等。毫米波雷达技术成熟、成本低、穿透粉尘烟雾的能力强，缺点是无法对目标进行精准分类，判别静止目标与地物能力弱。
[0003]在道路、安防等应用场景中，连续稳定跟踪目标，获得多目标信息，能够提高管理部门响应速度与处理效率。将视频数据和毫米波雷达数据融合应用，可实现雷达与视觉感知的信息互补，稳定实时地获得目标位置、速度、类型、颜色等信息，支持智能动态信息实时显示，毫米波雷达与视觉融合将在交通管控、智能安防等多个领域中发挥重要作用。
[0004]在雷达与视觉空间时间同步后，采用数据关联算法生成雷达与视觉航迹关联组合，由于场景中目标密集，环境物体遮挡和地物杂波等因素导致数据关联方法存在错误，典型错误有三类：一，目标存在同距同速导致雷达航迹数据错误甚至ID交换，雷达与视觉关联组被干扰或错误地判定解除；二，雷达静止目标的位置点不能保持或误差大，错误地判定视觉关联组解除，形成多余航迹；三，同一目标存在多个雷达或视觉航迹，关联组时变导致目标存在多条融合航迹。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提供一种雷达与视觉航迹预测及修正方法，该方法能够形成多目标探测合力，提高目标跟踪精度和目标身份一致性，并可应用于复杂交通环境路端感知、城市环境无人机多目标监控等场景。
[0006]为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种雷达与视觉航迹预测及修正方法，包括：
[0008]获取雷达航迹数据和视觉航迹数据，并将所述雷达航迹数据和所述视觉航迹数据进行数据关联得到数据关联组；
[0009]根据所述数据关联组，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据；
[0010]根据所述融合航迹结构化数据确定融合航迹；
[0011]对所述融合航迹进行检测和航迹修正。
[0012]可选的，所述融合航迹结构化数据包括：时间戳、帧序号、系统ID、所述数据关联组、目标的空间三维坐标、横向速度、纵向速度、前向速度和目标类型，其中，所述数据关联组包括雷达ID和视觉ID。
[0013]可选的，根据所述数据关联组，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据的步骤，包括：
[0014]在第N+1帧数据关联组中的雷达ID或视觉ID未出现在第1～N帧的数据关联组中时，设置新数据关联组出现的帧数，并在所述帧数满足p/q判据时，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据。
[0015]可选的，在检测到融合航迹起始的目标与实际目标不相符时，对航迹进行修正，其中，融合航迹起始的目标与实际目标不相符包括目标的雷达ID或视觉ID变化的状况和目标存在多个雷达ID或视觉ID的状况，并将两种状况分别记为第一错误和第二错误。
[0016]可选的，对第N+1帧数据关联组和第1～N帧数据关联组进行比较，以对所述第一错误进行航迹修正，其中，若第N+1帧数据关联组中，只有雷达ID在第1～N帧的数据关联组时，判断当前帧是否有关联视觉ID航迹数据，若有，则判定所述雷达ID对应航迹为干扰航迹，并删除，若没有，则判定出现新目标，无需修正起始航迹；若只有视觉ID在第1～N帧的数据关联组时，则根据视觉目标识别类型计算置信度，并在所述置信度达到预设阈值时，判定新目标出现，无需修正起始航迹，否则，提取第1～N帧数据关联组中与视觉ID关联的系统ID，并将所述系统ID赋予给起始航迹；若所述雷达ID和所述视觉ID均不在第1～N帧的数据关联组时，则根据雷达速度和目标位置随时间变化状况，判别目标是否朝向/远离传感设备运动，以及是否沿切向方向运动，并根据目标运动状态进行相应分析。
[0017]可选的，对所述第二错误进行航迹修正的方式为将同一个目标的多条航迹数据进行融合，并将置信度最高的融合后的航迹数据加入至目标航迹。
[0018]可选的，所述方法还包括：对目标是否为航迹暂停等待进行判别。
[0019]可选的，目标航迹存在数据帧数大于或者等于预设帧数M1时，若目标航迹N
‑
M1+1～N帧数据中包括雷达数据，则采用所述雷达数据中的速度数据计算目标平均速度，若目标航迹N
‑
M1+1～N帧数据中只包括视频数据，则通过所述视频数据计算目标航迹N
‑
M1+1～N帧位置的标准差，对目标是否为航迹暂停等待进行判别的步骤包括：所述平均速度小于预设速度阈值或者所述标准差小于预设标准差阈值时，则判定目标为停止等待状态，否则为运动状态。
[0020]可选的，所述方法还包括航迹终止判别，通过所述航迹终止判别判定目标航迹是否需要进行局部航迹融合处理，所述航迹终止判别的步骤，包括：
[0021]从系统授时中获取当前时刻T0，并从目标航迹数据中提取最后一帧数据采样时刻T
n
，得到时间差T
d
；
[0022]在目标航迹最后一帧数据为雷达数据且时间差T
d
小于第一预设时间阈值，或者目标航迹最后一帧数据为视频数据且时间差T
d
小于第二预设时间阈值，以及航迹终止数据点落在雷达探测区间中间时，判定所述目标航迹需要进行局部航迹融合处理。
[0023]可选的，局部航迹融合处理的步骤，包括：
[0024]根据航迹终止时间确定融合时间窗[T
n
‑
σ
T
，T
n
+σ
T
]；
[0025]目标航迹第一帧数据采样时刻在所述融合时间窗[T
n
‑
σ
T
，T
n
+σ
T
]内，且存在预设帧
数M2帧数据时，采用K
‑
最近邻算法将目标航迹与航迹终止数据进行数据关联处理，并对所述融合时间窗[T
n
‑
σ
T
，T
n
+σ
T
]内的数据进行平均，以及将终止航迹的系统ID赋给目标航迹。
[0026]本专利技术至少具有以下技术效果：
[0027](1)本专利技术采用基于逻辑规则的航迹融合方法，综合目标运动特征与探测手段特点，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，包括：获取雷达航迹数据和视觉航迹数据，并将所述雷达航迹数据和所述视觉航迹数据进行数据关联得到数据关联组；根据所述数据关联组，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据；根据所述融合航迹结构化数据确定融合航迹；对所述融合航迹进行检测和航迹修正。2.如权利要求1所述的雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，所述融合航迹结构化数据包括：时间戳、帧序号、系统ID、所述数据关联组、目标的空间三维坐标、横向速度、纵向速度、前向速度和目标类型，其中，所述数据关联组包括雷达ID和视觉ID。3.如权利要求2所述的雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，根据所述数据关联组，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据的步骤，包括：在第N+1帧数据关联组中的雷达ID或视觉ID未出现在第1～N帧的数据关联组中时，设置新数据关联组出现的帧数，并在所述帧数满足p/q判据时，判定融合航迹起始，并生成融合航迹结构化数据。4.如权利要求3所述的雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，在检测到融合航迹起始的目标与实际目标不相符时，对航迹进行修正，其中，融合航迹起始的目标与实际目标不相符包括目标的雷达ID或视觉ID变化的状况和目标存在多个雷达ID或视觉ID的状况，并将两种状况分别记为第一错误和第二错误。5.如权利要求4所述的雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，对第N+1帧数据关联组和第1～N帧数据关联组进行比较，以对所述第一错误进行航迹修正，其中，若第N+1帧数据关联组中，只有雷达ID在第1～N帧的数据关联组时，判断当前帧是否有关联视觉ID航迹数据，若有，则判定所述雷达ID对应航迹为干扰航迹，并删除，若没有，则判定出现新目标，无需修正起始航迹；若只有视觉ID在第1～N帧的数据关联组时，则根据视觉目标识别类型计算置信度，并在所述置信度达到预设阈值时，判定新目标出现，无需修正起始航迹，否则，提取第1～N帧数据关联组中与视觉ID关联的系统ID，并将所述系统ID赋予给起始航迹；若所述雷达ID和所述视觉ID均不在第1～N帧的数据关联组时，则根据雷达速度和目标位置随时间变化状况，判别目标是否朝向/远离传感设备运动，以及是否沿切向方向运动，并根据目标运动状态进行相应分析。6.如权利要求4所述的雷达与视觉航迹预测及修正方法，其特征在于，对所述第二错误进行航迹修正的方式为将同一个目标的多条航迹数据进行融合，并将置信度最高的融合后的航迹数据加入至目标航迹。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹洁珺，李小柳，魏维伟，付朝伟，王建，席光荣，柯文雄，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：