基于道路標識牌的單目相機車輛位姿估計.pdf

1、近十年來，汽車智能駕駛技術(shù)迅速發(fā)展，車輛自主定位作為汽車智能駕駛的基礎(chǔ)，已成為該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。隨著計算機視覺和圖像處理/識別技術(shù)的快速發(fā)展，基于視覺的車輛自定位逐漸成為該領(lǐng)域的研究熱點，同時快速準確的視覺定位技術(shù)也在機器人自主導(dǎo)航、虛擬車流現(xiàn)場模擬和混合虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用前景。目前城市發(fā)展速度不斷加快，城市規(guī)模不斷擴大，道路環(huán)境愈加錯綜復(fù)雜，復(fù)雜道路環(huán)境下的車輛自定位對智能駕駛技術(shù)提出了更高的要求。車輛在復(fù)雜交通路口的精準自我定

2、位、車道識別和車輛姿態(tài)估計對車輛智能駕駛意義重大。使用單一的傳感器，如傳統(tǒng)的GPS或慣性測量單元(IMU)，其定位精度無法滿足智能駕駛的要求，而多傳感器級聯(lián)系統(tǒng)對道路擁堵較為敏感，定位精度隨累積誤差的增加而不斷下降。本文著眼于城市復(fù)雜道路環(huán)境，研究提出一種基于道路標識牌的車載單目相機位姿估計方法，實現(xiàn)簡捷高效的車輛位姿估計，與多傳感器級聯(lián)系統(tǒng)結(jié)合，在其他系統(tǒng)精度下降時，為自動駕駛提供另一種穩(wěn)定可靠的定位來源和數(shù)據(jù)參考。
　　道路標

3、識牌作為城市道路的固有設(shè)施，常見于道路的兩側(cè)上方，用來提示道路信息和車道導(dǎo)向信息，其分布廣泛、顏色醒目、形狀固定（矩形），便于通過視覺方法進行檢測和識別。首先構(gòu)建一個簡易數(shù)據(jù)庫，以標識牌的精確地理位置為索引，包含標識牌的長寬尺寸以及標識牌附近的車道數(shù)量、寬度和走向等數(shù)據(jù)信息。其次通過車載單目相機采集到含有道路標識牌的視頻圖像，分割提取道路標識牌，提出通過邊緣直線檢測和擬合的方法精確提取標識牌的四個頂點。然后計算平面單應(yīng)性矩陣，解算得到車

4、載相機在道路標識牌坐標系下的位置和姿態(tài)參數(shù)，最后將實驗數(shù)據(jù)與真實測算數(shù)據(jù)進行對比。實驗結(jié)果表明，本文方法能夠在不同車速及光變環(huán)境下準確檢測到標識牌，標識牌頂點坐標誤差小于3個像素，在距離標識牌100米以內(nèi)，姿態(tài)誤差小于1°，定位誤差小于1米，可以達到車道級定位精度，通過與北斗高精度定位系統(tǒng)L202的對比，本文方法能夠更精確地確定車輛所行駛的車道。
　　論文首先介紹了車輛自定位的課題背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了研究內(nèi)容和算法流程，然