基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及路面檢測技術(shù)，尤其涉及一種基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢 測方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人們對(duì)汽車駕駛過程中安全性要求的不斷提高，希望車輛能夠主動(dòng)探測道路 上的障礙物，并識(shí)別出路面的哪些區(qū)域是可以安全行駛的，這些信息對(duì)于自動(dòng)駕駛車輛是 十分關(guān)鍵，同時(shí)對(duì)于人工駕駛車輛，也能起到豐富車輛的主動(dòng)安全駕駛的作用。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，主要是利用毫米波雷達(dá)等傳感器或圖像傳感器對(duì)車輛前方路面進(jìn)行 檢測。其中，利用毫米波雷達(dá)等傳感器的檢測方法檢測區(qū)域狹小，且對(duì)小尺寸目標(biāo)無法檢 測，同時(shí)無法識(shí)別路面坡度信息等細(xì)節(jié)。另外，利用圖像傳感器的檢測方法表現(xiàn)出識(shí)別算法 功能不夠完善，視場內(nèi)目標(biāo)的正確識(shí)別率只有60% -70%，在車輛行進(jìn)過程中產(chǎn)生的顛簸， 會(huì)使相機(jī)成像變得模糊，從而導(dǎo)致識(shí)別準(zhǔn)確率進(jìn)一步下降，并且，相機(jī)成像質(zhì)量受環(huán)境光照 影響巨大，夜間完全不能工作。因此上述兩種方法檢測效果十分有限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的實(shí)施例提供一種基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法及裝置， 能夠檢測出車輛安全行駛區(qū)域，以提高路面檢測的準(zhǔn)確率。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方 法，包括：數(shù)據(jù)采集步驟：采集固定在車輛上的激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；路面輪 廓數(shù)據(jù)生成步驟：根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成空間直角坐標(biāo)形式的路面輪廓數(shù)據(jù)；重心坐標(biāo)數(shù) 據(jù)生成步驟：對(duì)所述路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到多個(gè)空間盒的重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)；空間盒標(biāo) 記步驟：根據(jù)所述重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算所述空間盒之間的梯度值，并根據(jù)所述梯度值標(biāo)記所 述多個(gè)空間盒；車輛安全行駛區(qū)域生成步驟：將標(biāo)記后的空間盒進(jìn)行投影處理，并對(duì)投影 處理結(jié)果進(jìn)行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測裝置，包括：數(shù)據(jù) 采集模塊，用于采集固定在車輛上的激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)；路面輪廓數(shù)據(jù)生 成模塊，用于根據(jù)所述坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成空間直角坐標(biāo)形式的路面輪廓數(shù)據(jù)；重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)生 成模塊，用于對(duì)所述路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到多個(gè)空間盒的重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)；空間盒標(biāo)記 模塊，用于根據(jù)所述重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算所述空間盒之間的梯度值，并根據(jù)所述梯度值標(biāo)記 所述多個(gè)空間盒；車輛安全行駛區(qū)域生成模塊，用于將標(biāo)記后的空間盒進(jìn)行投影處理，并對(duì) 投影處理結(jié)果進(jìn)行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0007] 本發(fā)明的基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法及裝置，通過激光雷達(dá)采 集坐標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成路面輪廓特征數(shù)據(jù)，并對(duì)路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得 到多個(gè)空間盒及其重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)，基于重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)記該多個(gè)空間盒，根據(jù)標(biāo)記后的多 個(gè)空間盒，就能夠生成車輛安全行駛區(qū)域，從而提高了路面檢測的準(zhǔn)確率。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的激光雷達(dá)的工作原理示意圖之一；
[0009] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的激光雷達(dá)的工作原理示意圖之二；
[0010] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法的流程 示意圖；
[0011] 圖4為激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換原理示意圖；
[0012] 圖5為圖3中空間盒標(biāo)記步驟的原理不意圖；
[0013] 圖6為圖3中車輛安全行駛區(qū)域生成步驟的原理示意圖；
[0014]圖7為本發(fā)明實(shí)施例二的基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
[0015] 標(biāo)號(hào)說明：
[0016] 1 :激光雷達(dá)；2 :激光光束；3 :米樣點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法及 裝置進(jìn)行詳細(xì)描述，但所舉實(shí)施例不作為本發(fā)明的限定。
[0018] 本發(fā)明的基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法的技術(shù)原理是利用激光 雷達(dá)對(duì)車輛行駛的前方路面進(jìn)行掃描，采集激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并對(duì)采樣 點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而生成車輛安全行駛區(qū)域。
[0019] 實(shí)施例一
[0020] 如圖1和圖2所示，其為本發(fā)明實(shí)施例的激光雷達(dá)的工作原理示意圖，將激光雷達(dá) 1固定于車輛上方，但不限于圖1和圖2中示出的安裝方式，也可安裝在車輛的其它位置，例 如車輛前方保險(xiǎn)杠處，該安裝方式的探測范圍將縮小。安裝時(shí)使激光雷達(dá)1稍微向下傾斜， 使之于地面形成一定角度即激光光束的仰俯角0對(duì)前方路面進(jìn)行掃描產(chǎn)生激光光束2,也 就是能夠在x軸方向上得到連續(xù)測距的采樣點(diǎn)3。
[0021] 將在一個(gè)數(shù)據(jù)采集路段單元內(nèi)（例如車輛行駛過L米距離），車輛行駛起始處的 激光雷達(dá)的激光發(fā)射點(diǎn)設(shè)定為空間直角坐標(biāo)系的圓點(diǎn)（〇,〇,〇)，X軸為與路面平行的方向， Y軸為車輛行駛方向，Z軸為垂直于路面的方向。例如采樣點(diǎn)的極坐標(biāo)為（ri，1)，其對(duì)應(yīng) 的空間直角坐標(biāo)為（Xi，yi，Zi)，i為激光雷達(dá)的采樣點(diǎn)的序號(hào)。例如車輛沿y軸方向行駛， 則激光雷達(dá)能夠以固定的掃描頻率對(duì)前方路面進(jìn)行掃描，從而得到大量具有空間坐標(biāo)信息 的離散的采樣點(diǎn)，這些采樣點(diǎn)即可還原道路表面的空間信息。在實(shí)際應(yīng)用中，激光雷達(dá)能夠 給出采樣點(diǎn)的極坐標(biāo)數(shù)據(jù)，也可以直接給出采樣點(diǎn)的經(jīng)換算后的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0022] 基于圖1和圖2的工作原理，并參閱圖3,本發(fā)明實(shí)施例一的基于激光雷達(dá)的車輛 安全行駛區(qū)域的檢測方法包括：
[0023] 數(shù)據(jù)采集步驟301 :采集固定在車輛上的激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。具 體地，根據(jù)激光雷達(dá)的工作原理可以獲知激光雷達(dá)可輸出采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，另外，根據(jù)激 光雷達(dá)的型號(hào)不同，采樣點(diǎn)的極坐標(biāo)L的最大范圍可能是30?90度之間。
[0024] 路面輪廓數(shù)據(jù)生成步驟302 :根據(jù)坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成空間直角坐標(biāo)形式的路面輪廓數(shù) 據(jù)。具體地，如果激光雷達(dá)輸出的采樣點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)為極坐標(biāo)形式，就需要將采樣點(diǎn)的坐標(biāo) 數(shù)據(jù)由極坐標(biāo)形式轉(zhuǎn)化成直角坐標(biāo)形式，進(jìn)而生成直角坐標(biāo)形式的路面輪廓數(shù)據(jù)。
[0025]重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)生成步驟303:對(duì)路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到多個(gè)空間盒的重心 坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
[0026] 空間盒標(biāo)記步驟304:根據(jù)重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)計(jì)算空間盒之間的梯度值，并根據(jù)梯度 值標(biāo)記多個(gè)空間盒。在本發(fā)明實(shí)施例中，空間盒的含義為將空間區(qū)域劃分為固定尺寸的單 位盒體，便于將空間區(qū)域中的采樣點(diǎn)放入對(duì)應(yīng)的單位盒體中，從而直觀、簡單得計(jì)算出盒體 的重心坐標(biāo)，為本步驟的梯度值計(jì)算提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0027]車輛安全行駛區(qū)域生成步驟305:將標(biāo)記后的空間盒進(jìn)行投影處理，并對(duì)投影處 理結(jié)果進(jìn)行中線生長，生成車輛安全行駛區(qū)域。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例中，中線生長 的含義為在由固定尺寸的正方形格子組成的平面區(qū)域內(nèi)，從每一行的中線位置沿水平軸正 負(fù)兩個(gè)方向上進(jìn)行查找，根據(jù)查找結(jié)果獲得車輛可安全行駛區(qū)域的邊界點(diǎn)。
[0028] 本發(fā)明的基于激光雷達(dá)的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方法，通過激光雷達(dá)采集坐標(biāo) 數(shù)據(jù)，對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成路面輪廓特征數(shù)據(jù)，并對(duì)路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到多個(gè) 空間盒及其重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)，基于重心坐標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)記該多個(gè)空間盒，根據(jù)標(biāo)記后的多個(gè)空間 盒，就能夠生成車輛安全行駛區(qū)域，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的車輛安全行駛區(qū)域的檢測方 法對(duì)路面檢測的準(zhǔn)確率更高。
[0029] 進(jìn)一步地，為了提高路面檢測的準(zhǔn)確率，該方法還可以包括數(shù)據(jù)校正步驟：采集與 激光雷達(dá)聯(lián)動(dòng)的慣性測量裝置輸出的激光雷達(dá)在俯仰方向上的角度變化值，利用角度變化 值對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)或者路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。
[0030] 這里，需要說明的是激光光束的仰俯角在車輛靜止時(shí)是固定值，在車輛行駛過程 中由于發(fā)生振動(dòng)從而產(chǎn)生誤差，因此需要對(duì)其進(jìn)行校正。具體的，可以將慣性測量裝置與激 光雷達(dá)緊固在一起，由于車輛在行駛過程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，能夠測量XYZ三個(gè)坐標(biāo)軸加速度 和每個(gè)坐標(biāo)軸上的角加速度，通過上述數(shù)據(jù)計(jì)算能夠計(jì)算出激光雷達(dá)的俯仰方向上的角度 變化％，然后利用該角度變化值對(duì)坐標(biāo)數(shù)據(jù)或者路面輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。例如，可采用下 式（1)計(jì)算校正后的第i個(gè)采樣點(diǎn)的激光光束的俯仰角9 i:
[0031] 9 i= 0-〇j.............................................式（1)
[0032] 其中，i為激光雷達(dá)的米樣點(diǎn)的