基于道路標(biāo)識(shí)牌的單目相機(jī)車輛位姿估計(jì).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(jì)算機(jī)視覺和圖像處理/識(shí)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(diǎn)，同時(shí)快速準(zhǔn)確的視覺定位技術(shù)也在機(jī)器人自主導(dǎo)航、虛擬車流現(xiàn)場(chǎng)模擬和混合虛擬現(xiàn)實(shí)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(kuò)大，道路環(huán)境愈加錯(cuò)綜復(fù)雜，復(fù)雜道路環(huán)境下的車輛自定位對(duì)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(zhǔn)自我定

2、位、車道識(shí)別和車輛姿態(tài)估計(jì)對(duì)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(cè)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(jí)聯(lián)系統(tǒng)對(duì)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(biāo)識(shí)牌的車載單目相機(jī)位姿估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)捷高效的車輛位姿估計(jì)，與多傳感器級(jí)聯(lián)系統(tǒng)結(jié)合，在其他系統(tǒng)精度下降時(shí)，為自動(dòng)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(biāo)

3、識(shí)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(jìn)行檢測(cè)和識(shí)別。首先構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)易數(shù)據(jù)庫(kù)，以標(biāo)識(shí)牌的精確地理位置為索引，包含標(biāo)識(shí)牌的長(zhǎng)寬尺寸以及標(biāo)識(shí)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(jī)采集到含有道路標(biāo)識(shí)牌的視頻圖像，分割提取道路標(biāo)識(shí)牌，提出通過邊緣直線檢測(cè)和擬合的方法精確提取標(biāo)識(shí)牌的四個(gè)頂點(diǎn)。然后計(jì)算平面單應(yīng)性矩陣，解算得到車

4、載相機(jī)在道路標(biāo)識(shí)牌坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)參數(shù)，最后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與真實(shí)測(cè)算數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法能夠在不同車速及光變環(huán)境下準(zhǔn)確檢測(cè)到標(biāo)識(shí)牌，標(biāo)識(shí)牌頂點(diǎn)坐標(biāo)誤差小于3個(gè)像素，在距離標(biāo)識(shí)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(dá)到車道級(jí)定位精度，通過與北斗高精度定位系統(tǒng)L202的對(duì)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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了研究?jī)?nèi)容和算法流程，然