一種基于多線激光雷達的道路邊界檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多線激光雷達的道路邊界檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著汽車技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ?，汽車的使用越來越頻繁，汽車的安全也變成非常重要的問題。在自動駕駛技術(shù)中，車輛通過先進的傳感器檢測周圍的環(huán)境中是否存在影響行駛的障礙物。駕駛員通常通過后視鏡和觀察前方進行障礙物的躲避和繞障，相應(yīng)地，自動駕駛車輛使用攝像頭和激光雷達探測環(huán)境數(shù)據(jù)并進行障礙物識別。
[0003]攝像頭最先被用在目標識別中，雖然它具有成本低等優(yōu)點，但是圖像容易受到光照、溫濕度等環(huán)境因素的干擾而產(chǎn)生噪點等，對算法的魯棒性要求較高。隨著激光雷達技術(shù)的發(fā)展，雷達點云數(shù)據(jù)能夠探測物體的深度信息，能夠提供遠距離的物體信息，能夠提供穩(wěn)定的車輛周圍的數(shù)據(jù)，比圖像二維數(shù)據(jù)包含更多能夠表征物體特征的信息，可以更直觀的從幾何結(jié)構(gòu)等特征對未知物體進行判斷，所以越來越多的被用于障礙物的識別。
[0004]多種激光雷達可以被應(yīng)用在這個問題上:單線激光雷達可以測量車輛前方190°范圍的物體，但是只有一條雷達射線掃射在一個平面上，其檢測的范圍與安裝角度有關(guān)，若物體未在該掃描平面上，則可能漏檢從而對車輛造成損害；后面出現(xiàn)了多線激光雷達技術(shù)，例如，四線激光雷達則具有更加豐富的物體信息，能探測水平方向110°的范圍，垂直方向85°的范圍，通過兩倍輸出、三次回波和智能角度分辨率等技術(shù)實現(xiàn)輸出穩(wěn)定的物體原始掃描數(shù)據(jù)和每個測量對象的數(shù)據(jù)(位置、尺寸、縱向速度、橫向速度等)，能夠提供RS232、Ethernet, CAN等多種接口，更加利于車輛的障礙物檢測和后續(xù)主動安全的研究；相比于前兩種雷達，64線激光雷達則能提供更加豐富的環(huán)境數(shù)據(jù)，利于在自動駕駛技術(shù)的應(yīng)用，它能夠掃描車輛360°全景的環(huán)境數(shù)據(jù)，垂直方向的掃描范圍為26.8° ,工作在5-15Hz,是一種高分辨率的激光雷達，對于自動駕駛來說，車輛需要獲得盡可能多的環(huán)境數(shù)據(jù)以供決策系統(tǒng)做出最佳的路徑規(guī)劃，無疑高分辨率的64線激光雷達非常適合車輛障礙物的檢測。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了采用64線激光雷達進行車輛障礙物的檢測的技術(shù)，例如中國國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局公開的CN102270301B號專利，給出了一種非結(jié)構(gòu)化道路的檢測方法，它主要使用SVM和64線激光雷達實現(xiàn)，其主要包括如下步驟:
[0006]將車載64線激光雷達的一陣數(shù)據(jù)分析處理之后得到一幀二值柵格數(shù)據(jù)，將該幀二值柵格數(shù)據(jù)進行膨脹、腐蝕操作，填充道路同一側(cè)障礙物數(shù)據(jù)之間狹小空間且保持整體輪廓不變；
[0007]求取每個障礙物目標的輪廓，以鏈碼形式保存，并求其質(zhì)心；
[0008]對障礙物目標使用K均值聚類，樣本使用求取的質(zhì)心，目標類別數(shù)為兩類，分別為道路左側(cè)障礙物目標、右側(cè)障礙物目標；
[0009]用SVM進行訓(xùn)練，樣本使用分好類別的障礙物目標的輪廓點，獲取分類器，根據(jù)分類器、最大間隔條件以及柵格數(shù)據(jù)求取描述道路邊界的直線段。
[0010]該方法能夠減少計算的數(shù)據(jù)量，具有一定的實時性，但是對于車載傳感器和處理系統(tǒng)來說，大量的算法實現(xiàn)顯然達不到汽車級別的要求。
[0011]64線激光雷達數(shù)據(jù)量大，算法復(fù)雜，要求車載處理系統(tǒng)具有很強大的數(shù)據(jù)處理能力，按現(xiàn)有的技術(shù)無法達到汽車級別的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種基于多線激光雷達的道路邊界檢測方法，可輔助自動駕駛車輛進行局部可行駛道路區(qū)域的識別，約束車輛的行駛范圍，防止車輛與障礙物碰撞而損害，且計算過程簡單，易于實現(xiàn)。
[0013]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例的一方面提供一種基于多線激光雷達的道路邊界檢測方法，包括如下步驟:
[0014]通過車載多線激光雷達對環(huán)境進行掃描，采集獲得點云數(shù)據(jù)；
[0015]將所述點云數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換，形成以激光雷達為中心點的三維坐標信息的點云數(shù)據(jù)；
[0016]遍歷所述三維坐標信息的點云數(shù)據(jù)中的每個點數(shù)據(jù)，獲得其到激光雷達原始坐標的距離，以及獲得與其具有固定間隔的相鄰點到激光雷達原始坐標的距離，并根據(jù)預(yù)定的判斷規(guī)則確定所述每個點數(shù)據(jù)的屬性，獲得疑似道路邊界點；
[0017]將所述具有疑似道路邊界點的三維坐標信息的點云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維柵格地圖，并獲得二維柵格地圖中的各疑似道路邊界點；
[0018]在所述二維柵格地圖中，以所述激光雷達為中心進行自適應(yīng)圓搜索，從所述二維柵格地圖中的各疑似道路邊界點中獲得道路邊界離散點；
[0019]將所述道路邊界離散點進行擬合，形成道路邊界。
[0020]優(yōu)選地，所述通過車載多線激光雷達對環(huán)境進行掃描，采集獲得點云數(shù)據(jù)的步驟進一步包括:
[0021]對所述點云數(shù)據(jù)進行自動校正。
[0022]優(yōu)選地，所述遍歷所述三維坐標信息的點云數(shù)據(jù)中的每個點數(shù)據(jù)，獲得其到激光雷達原始坐標的距離，以及獲得與其具有固定間隔的相鄰點到激光雷達原始坐標的距離，并根據(jù)預(yù)定的判斷規(guī)則確定所述每個點數(shù)據(jù)的屬性，獲得疑似道路邊界點的步驟具體為:
[0023]對于通過近距離激光射線進行掃描所獲得的點云數(shù)據(jù)，遍歷其中每個點數(shù)據(jù)？1 =(xi, Yi, ζ；)，并同時獲得兩側(cè)具有固定間隔的橫向相鄰點pi±1。= (xi±10, yi±1, zi±1。)，其中，i為點云數(shù)據(jù)中各點的序號，X、y> z分別為各點對應(yīng)的X軸數(shù)值、y軸數(shù)值和z軸數(shù)值；
[0024]計算當前點數(shù)據(jù)Pi = (Xi, Yi, Ζ；)、兩個橫向相鄰點pi±1。= (xi±10, yi±1, zi±10)到激光雷達中心點的距離distp disti+1。、dist； 10 ；
[0025]并計算距離比值prop! = disti/dist； 10 和 prop2 = disti/disti^o ；
[0026]并判斷是否滿足下述兩個條件iproPi < thresholdj和prop2 < threshold；；,所述thresholdj為預(yù)設(shè)的第一閾值，所述threshold；；為預(yù)設(shè)的第二閾值；
[0027]如果判斷結(jié)果為滿足，則確定所述當前點Pl = (Χι, Υι, Zl)為疑似道路邊界點。
[0028]優(yōu)選地，所述遍歷所述三維坐標信息的點云數(shù)據(jù)中的每個點數(shù)據(jù)，獲得其到激光雷達原始坐標的距離，以及獲得與其具有固定間隔的相鄰點到激光雷達原始坐標的距離，并根據(jù)預(yù)定的判斷規(guī)則確定所述每個點數(shù)據(jù)的屬性，獲得疑似道路邊界點的步驟具體為:
[0029]對于通過遠距離激光射線進行掃描所獲得的點云數(shù)據(jù)，遍歷其中每個點數(shù)據(jù)？1 =(Xi, Yi, Ζ；),并獲得相同角度的相鄰激光射線點云圈的相鄰點p.j = (Xj, Yj, Zj)，其中，i為點云數(shù)據(jù)中各點的序號；
[0030]計算所述當前點數(shù)據(jù)Pi = (Xi, yi, Zi)、相鄰點數(shù)據(jù)Pj = (Xj, Yj, zj)到激光雷達中心的距離distp dist j，并計算兩者