CN104369769A - 方向盘控制方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及方向盘控制方法及其装置。方向盘控制方法，包括：由第1影像检测驻车区划拐角及驻车线引导线的步骤；利用障碍物地图识别根据检测的驻车区划拐角及驻车线引导线的驻车区划的障碍物有/无及有效驻车区划的步骤；根据识别的障碍物及有效驻车区划，为驻车到有效驻车区划而生成初步驻车路径的步骤；参考生成的初步驻车路径，车辆进入所述有效驻车区划时，由第2影像检测关心驻车线的步骤；根据检测的驻车线引导线、驻车区划拐角及关心驻车线中的至少一个，补正车辆的位置的步骤；根据补正的车辆位置，重新生成能驻车到有效驻车区划的驻车路径的步骤；及根据初步驻车路径或所述重新生成的驻车路径，控制车辆的方向盘的步骤。

Description

方向盘控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及方向盘控制方法及其装置，尤其涉及利用基于AVM合成影像和距离感应传感器的驻车支援系统的方向盘控制方法及其系统。
背景技术
初级或高龄驾驶员对驻车感到负担，尤其对狭窄空间的驻车感到困难，因此对驻车支援系统的需求有所增加。随着这种市场需求和安装Motor-Driven Power Steering-电动助力转向系统(MDPS)的车辆的增加，以较少的费用减轻驾驶员的负担且增加了便利性的基于超声波的驻车支援系统逐渐增多。
如所述，为了通过传统超声波传感器识别驻车区划空间，需要驻车区划空间旁的周边车辆或障碍物，否则，可能会降低识别有效驻车区划空间的准确度。
并且，这种传统驻车支援系统中，最基本的逻辑为车辆位置推定器，较多使用利用车辆的后轮传感器数据的级差测程法(DifferentialOdometry)，这种级差测程法因车辆规格及路面状态等的不确定性，识别有效驻车区划空间的准确度会降低。
使所述测程法的姿势推定产生错误的误差原因为系统性误差(Systematic error)，这是属于车辆内在误差原因的决定性原因。属于系统性误差原因的有：2个方向盘直径的不一致、方向盘的未对准(Misalignment)以及运动学建模错误(Kinematic modeling error)等。
另外，欧洲专利EP2377728中详细地说明了利用障碍物检测所需手段和基于影像检测驻车区划线的手段，以通过所述障碍物检测手段生成的障碍物地图为根据，在所述基于影像的手段所提供的影像中选定关心领域并检测驻车区划线的装置。这种传统技术中，仔细说明了若基于影像的驻车区划线检测失败，以障碍物地图为根据，决定有效驻车区划的方法，这种方式中，若根据车辆规格及路面状态的不确定性而车辆位置推定误差变大时，可能会降低有效驻车区划准确度及识别率。
若根据车辆规格及路面状态的不确定性而车辆位置推定误差变大时，驻车的过程中，驻车排列图的误差会变大，传统技术对该问题点没有提出解决方案。
发明内容
(要解决的技术问题)
本发明是为了解决所述问题点而提出，通过从AVM系统的合成影像到驻车线引导线及驻车区划拐角的检测/整合而正确地预测汽车动向，正确地构筑用于有效识别驻车区划的驻车区划地图及障碍物地图，从而有效提高驻车区划识别性能的同时，驻车到有效驻车区划的过程中，也通过关心驻车线的检测/整合而正确地推定汽车位置，提高驻车控制性能而驻车到所需的位置，日后为提高驻车控制而正确地构筑关心线区划地图。
并且，利用驻车区划识别过程中检测的驻车线引导线和驻车区划拐角信息，通过车辆位置误差补正而制作正确的驻车区划地图及障碍物地图，驻车到有效驻车区划的过程中，执行利用关心驻车线信息的车辆位置误差补正的同时，通过实时驻车路径的重新生成而最小化驻车排列图的误差。(解决问题的手段)
为达成所述目的的根据本发明的一实施例的方向盘控制方法，包括：通过由设置在车辆的多个摄像头影像合成的第1影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线的步骤；利用基于距离感应传感器而制作的障碍物地图，识别根据所述检测的驻车区划拐角及所述驻车线引导线的驻车区划的障碍物有/无及有效驻车区划的步骤；根据所述识别的障碍物及有效驻车区划，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径的步骤；参考所述生成的初步驻车路径，所述车辆进入所述有效驻车区划时，通过由设置在所述车辆的多个摄像头影像合成的第2影像，检测关心驻车线的步骤；根据所述检测的驻车线引导线、驻车区划拐角及关心驻车线中的至少一个，补正所述车辆的位置的步骤；根据所述补正的车辆位置，重新生成能够驻车到所述有效驻车区划的驻车路径的步骤；及根据所述初步驻车路径或所述重新生成的驻车路径，控制所述车辆的方向盘的步骤。
(发明的效果)
根据本发明的多种实施例，本发明的效果在于：通过AVM影像而正确地构筑用于识别有效驻车区划的驻车区划地图及障碍物地图，从而提高有效驻车区划识别性能的同时，在驻车到有效驻车区划的过程中，也能通过关心驻车线的检测/整合而正确地推定汽车位置，为驻车到所需位置而通过驻车控制性能。
并且，驻车到有效驻车区划的过程中，执行利用关心驻车线信息的车辆位置误差补正的同时，通过重新生成实时驻车路径而最小化驻车排列图的误差。
附图说明
图1是图示根据本发明的一优选实施例的驻车区划识别过程的流程图。
图2是图示根据本发明的一优选实施例的有效驻车区划而进行驻车的过程的流程图。
图3是图示根据本发明的另一优选实施例的有效驻车区划识别过程的流程图。
图4是图示根据本发明的优选实施例，为检测图1所图示的驻车线引导线而提取具有驻车线亮度模式特性的候选点的过程的框图。
图5是图示根据本发明的优选实施例，为检测图1所图示的驻车线引导线而利用直线拟合算法的过程的框图。
图6是图示根据本发明的优选实施例的图1及图3所图示的驻车区划拐角检测方法的框图。
图7是图示测试根据本发明的一优选实施例的驻车区划拐角检测方法的结果的框图。
图8是图示根据本发明的优选实施例的驻车线引导线误差补正方法的框图。
图9a至图9c是图示根据本发明的优选实施例的驻车区划拐角误差补正方法的框图及流程图。
图10a至图10b是图示根据本发明的一优选实施例的关心驻车线检测方法的框图。
图11是图示根据本发明的优选实施例检测驻车基准线的方法的框图。
图12是图示根据本发明的优选实施例的为检测关心驻车线而检测驻车线引导线的方法的框图。
图13是图示根据本发明的优选实施例的利用关心驻车线的驻车车辆位置补正方法的框图。
图14是图示根据本发明的一优选实施例的有效驻车区划而进行驻车的系统的框图。
(符号说明)
10:AVM系统
20:距离感应部
30:方向盘控制部
40:测程(odometry)推定部
具体实施方式
本发明的优点及特征，以及达成这些的方法，可通过参照附图和详细说明的实施例而明确理解。但本发明并不限定于以下公开的实施例，而是以多种形态体现，提出这些实施例的目的在于，使本发明公开完整，并向本发明所述技术领域具有一般知识的人完整地告知本发明的范畴，本发明根据权利要求的范围而定义。另外，本说明书中使用的用语是为了说明本发明，而不是为了限制本发明。除了有特殊说明的以外，本说明书中的单数型包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises)”及/或“包括的(comprising)”涉及的构成要素、步骤、动作及/或要素并不排除一个以上的其他构成要素、步骤、动作及/或要素的存在或增加。
图1是图示根据本发明的一优选实施例的驻车区划识别过程的流程图。
参照图1，接收多个摄像头影像的AVM(Around View Monitoring-全景监控)系统，通过所述多个影像的第1合成影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线。(S10、S11)所述驻车线引导线是指所述车辆首次进入的部分的界线。所述驻车区划拐角包括所述驻车线引导线和相邻的至少两个拐角。
根据所述检测的驻车线引导线和至少两个驻车区划拐角，生成驻车区划地图，根据之后连续生成的第2合成影像而进行更新(S16)。作为追加，可通过所述第1合成影像及所述第2合成影像，计算所述车辆的旋转角度及/或移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及/或移动量与根据测程法推定的车辆位置而补正车辆位置误差。这种位置补正可在所述驻车区划地图的更新时反映。这种位置误差补正方法将参照图8至图9c，进行详细说明。
另外，超声波传感器在通过所述多个摄像头影像而检测驻车线引导线及至少两个驻车区划拐角的时间内，基于距离检测功能而障碍物生成并更新障碍物地图。(S12)
利用所述更新的障碍物地图及驻车区划地图，识别要驻车的驻车区划空间的障碍物有/无及有效驻车区划。(S13)
所述有效驻车区划识别成功后，根据所述识别的障碍物，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径。(S14、S15)
图2是图示根据本发明的一优选实施例的有效驻车区划而进行驻车的过程的流程图。
参照图2，如图1，根据生成的初步驻车路径，车辆进入所述有效驻车区划，通过多个摄像头提供的影像的第3合成影像而检测关心驻车线。(S20)所述关心驻车线包括：从相应车辆要驻车的有效驻车区域，以所述车辆为纵轴时的左侧驻车区划线、右侧驻车区划线、与该两个区划线垂直的驻车线引导线。所述驻车线引导线与所述为初步驻车路径的驻车线引导线，具有相同的形态。
根据所述多个影像的第3合成影像及由所述多个影像的连续的影像所合成的第4合成影像，计算所述车辆的旋转角度及移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及/或移动量与根据测程法而推定的车辆位置而补正车辆位置。(S22)这种位置补正可在所述驻车区划地图的更新时反映。(S23)
对所述关心驻车线整合过程，将参照图10a至图13，详细说明关心驻车线检测方法及基于该关心驻车线而补正车辆位置的方法。
使所述补正的车辆位置反映在图1中生成的障碍物地图。(S26)
根据反映所述车辆的位置误差的关心驻车线地图及障碍物地图而重新生成能够驻车到有效驻车区划的驻车路径。(S24)
根据所述重新生成的驻车路径而实现车辆的方向盘控制。(S25)
图3是图示根据本发明的另一优选实施例的有效驻车区划识别过程的流程图。
参照图3，接收多个摄像头影像的AVM(Around View Monitoring)系统，通过所述多个影像的第5合成影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线。(S30、S31)所述驻车线引导线是指所述车辆首次进入的部分的界线。所述驻车区划拐角包括所述驻车线引导线和相邻的至少两个拐角。
之后，通过所述多个影像的第5合成影像及由所述多个影像的连续的影像所合成的第6合成影像之间的驻车区划拐角整合(S32)，补正基于根据车辆规格及路面状态的级差测程法的车辆位置的推定误差。(S33)
将参照图9a至图9c，详细说明所述驻车区划拐角整合过程。
根据所述检测的驻车线引导线、至少两个驻车区划拐角及所述补正的车辆位置，更新由所述第5合成影像生成的驻车区划地图。(S34)
另外，通过所述多个摄像头影像而检测驻车线引导线及至少两个驻车区划拐角的时间内，基于超声波传感器而生成障碍物地图，并反映所述补正的车辆位置而更新所述障碍物地图。(S36)
利用所述更新的障碍物地图及驻车区划地图，识别要驻车的驻车区划空间的障碍物有/无及有效驻车区划。(S35)
所述有效驻车区划识别成功后，根据所述识别的障碍物，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径。(S37、S38)
图4是图示根据本发明的优选实施例，为检测图1所图示的驻车线引导线而提取具有驻车线亮度模式特性的候选点的过程的框图。
参照图4，为了找到c中图示的目标影像特征点(这里指，为检测用于找到驻车线引导线的暗线与暗线之间的规定亮度的规定领域)，如影像(a)及(b)所图示，选定要探索的水平区间。轮廓线影像(a)中以水平方向探索，检测倾斜度相对较高的地方，定义为特征点。通过各关心区间内组合生成具有驻车线亮度模式特性的两个候选点而提取候选点。所述驻车线亮度模式特性是指暗线与暗线之间具有规定大小的亮区域时。
图5是图示根据本发明的优选实施例，为检测图1所图示的驻车线引导线而利用直线拟合算法的过程的框图。
参照图5，如(a)、(b)所图示，以轮廓线影像中具有驻车线亮度模式的候选点(左/右)为基准，探索360度而提取线成分。如(c)中图示的粗红线，经过多个候选点的线成分被最终识别为驻车线引导线。
图6是图示根据本发明的优选实施例的图1及图3所图示的驻车区划拐角检测方法的框图。
参照图6，利用Harris拐角检测算法等，提取拐角特征点。(a)所述Harris拐角检测算法基本呈现为：影像内存在上下左右移动的窗口，分析该窗口内的像素值的变化而找到角点的方式。若影像内客体的亮度值没有变化，即使窗口向上下左右移动，像素值也不会有变化。但是，若遇到左右移动并上下方向存在的影像的界线，以左右方向移动的窗口内的像素值会有大的变化，但以上下方向移动的窗口没有像素值的变化。那么，若认为该窗口不仅向左右方向移动，还向上下方向移动，向上下方向移动的时间内，显然会经过像素值变化大的地点。即，该地点为最终的角点。即使影像旋转，所述角点也在相同的位置。
检测具有驻车区划拐角类型(如c图示，存在L-字型连接地点和T-字型连接地点的A类型和B类型)的亮度模式特性的拐角，最终选定经过驻车线引导线(红色实线)的驻车区划拐角。(b)
据本发明的一优选实施例的驻车区划拐角检测方法的结果的框图。
图8是图示根据本发明的优选实施例的驻车线引导线误差补正方法的框图。
参照图8，计算通过之前AVM影像而检测并保存的驻车区划地图上的驻车线引导线与通过目前AVM影像检测的驻车线引导线之间的角度差，由此推定自车旋转角度。比较该推定的自车旋转角度与根据级差测程法推定的旋转角度，由此补正汽车旋转角度的误差。
图9a至图9c是图示根据本发明的优选实施例的驻车区划拐角误差补正方法的框图及流程图。
参照图9a至图9b，计算通过之前AVM影像而检测并保存的驻车区划地图上的驻车区划拐角与通过目前AVM影像检测的驻车区划拐角之间的移动量，由此推定自车移动量。
参照9c，为推定所述移动量，首先如图6所图示，检测具有驻车区划拐角类型(如c图示，存在L-字型连接地点和T-字型连接地点的A类型和B类型)的亮度模式特性的拐角而最终选定经过驻车线引导线(红色实线)的至少两个驻车区划拐角。(S40)
整合该最终选定的至少两个驻车区划拐角而推定自车移动量。
更详细地说，利用所述图8中推定的自车旋转角度，旋转并变换一边影像(a)的交叉点，由此去除连续的两个影像之间的旋转成分。(S41)影像坐标系中计算所述交叉点之间的移动量。(S42)把所述计算的移动量变换成实际坐标系而计算自车移动量。(S43)
比较所述推定的自车移动量与根据级差测程法推定的移动量，由此补正汽车移动量(位置)的误差。
图10a至图10b是图示根据本发明的一优选实施例的关心驻车线检测方法的框图。
参照图10a，为了找到d中图示的目标影像特征点(这里指，为检测用于找到包括到关心驻车线的驻车线引导线的暗线与暗线之间的规定亮度的规定领域)，如影像(a)及(b)所图示，选定要探索的水平区间。轮廓线影像(a)中以水平方向探索，检测倾斜度相对较高的地方，定义为特征点。通过各关心区间内组合生成具有驻车线亮度模式特性的两个候选点而提取候选点。所述驻车线亮度模式特性是指暗线与暗线之间具有规定大小的亮区域时。
参照图10b，如(a)、(b)所图示，以轮廓线影像中具有驻车线亮度模式的候选点(左/右)为基准，探索360度而提取线成分。
检测对左边与右边特征点的线成分后，比较角度差而确认是否提取正确的线成分。如(d)影像所图示，可判断出位于车辆正面部位的线成分并不是合适的线。
两个线成分中，利用线拟合错误最小的线成分，定义代表线成分。并且，如(c)及(d)所图示，表现为经过左/右特征点的中心点的线成分。这是为了获得经过驻车线中心的线成分。
图11是图示根据本发明的优选实施例检测驻车基准线的方法的框图。
参照图11，以自车纵轴为基准，定义左/右关心驻车线关心领域(红色四角形)。(a)
选择最能反映左/右关心驻车线领域中具有驻车线亮度模式的候选点的最佳的线成分。(b)
若左/右关心驻车线(黄色实线)的方向误差和间隔满足驻车区划几何学条件，计算驻车基准线(红色虚线)。(c)
图12是图示根据本发明的优选实施例的为检测关心驻车线而检测驻车线引导线的方法的框图。
参照图12，轮廓线影像(a)中除了以垂直方向探索以外，与图10a中图示的驻车线引导线检测方法相同，检测与左/右侧驻车区划线垂直的驻车引导线。
图13是图示根据本发明的优选实施例的利用关心驻车线的驻车车辆位置补正方法的框图。
参照图13，把目前影像中提取的关心驻车线变换成实际地图坐标系后，计算与关心驻车线地图上保存的关心驻车线误差最小的旋转角度和移动量，比较根据级差测程法推定的自车旋转角度及移动量，由此补正车辆的位置误差。
图14是图示根据本发明的一优选实施例的有效驻车区划而进行驻车的系统的框图。
参照图14，根据本发明的一实施例的方向盘系统，包括：AVM(AroundView Monitor-全景监控)系统10，通过由设置在车辆的多个摄像头影像合成的第1影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线，参考初步驻车路径，所述车辆进入所述有效驻车区划时，通过由设置在所述车辆的多个摄像头影像合成的第2影像，检测关心驻车线；距离感应部20，基于超声波传感器而生成障碍物地图；方向盘控制部30，根据所述检测的驻车区划拐角及所述驻车线引导线、所述生成的障碍物地图，识别要驻车的驻车区划的障碍物有/无及有效驻车区划，根据所述识别的障碍物及有效驻车区划，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径，根据所述检测的驻车线引导线、驻车区划拐角及关心驻车线中的至少一个，补正所述车辆的位置，根据所述补正的车辆位置，重新生成能够驻车到所述有效驻车区划的驻车路径，根据所述初步驻车路径或所述重新生成的驻车路径，控制所述车辆的方向盘。
例如，所述方向盘控制部30通过由所述第1影像及所述第1影像的连续的所述第2影像检测的关心驻车线，计算所述车辆的旋转角度及移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及移动量与根据测程法而推定的车辆位置，从而补正车辆位置。
推定所述车辆位置的测程推定部40可利用所述车辆的后轮传感器数据。
所述关心驻车线可包括：以所述车辆为纵轴时的左侧驻车区划线、右侧驻车区划线、及与该两个区划线垂直的驻车线引导线。
以上说明的本发明的实施例并不只通过装置及方法体现，也可通过能够实现对应本发明实施例的构成的功能的程序或记录该程序的记录媒介而体现，通过所述对实施例的说明，可被本发明所属技术领域的专家容易地体现。
以上说明的本发明，在本发明所属技术领域具有一般知识的人，能够在不脱离本发明技术思想的范围内，可进行多种修改、变更及替换，因此并不限定于所述实施例及附图，而是能进行多种变形，选择性地组合各实施例的全部或部分而构成。

Claims (12)

1.一种方向盘控制方法，其特征在于，包括：
通过由设置在车辆的多个摄像头影像合成的第1影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线的步骤；
利用基于距离感应传感器而制作的障碍物地图，识别根据所述检测的驻车区划拐角及所述驻车线引导线的驻车区划的障碍物有/无及有效驻车区划的步骤；
根据所述识别的障碍物及有效驻车区划，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径的步骤；
参考所述生成的初步驻车路径，所述车辆进入所述有效驻车区划时，通过由设置在所述车辆的多个摄像头影像合成的第2影像，检测关心驻车线的步骤；
根据所述检测的驻车线引导线、驻车区划拐角及关心驻车线中的至少一个，补正所述车辆的位置的步骤；
根据所述补正的车辆位置，重新生成能够驻车到所述有效驻车区划的驻车路径的步骤；及
根据所述初步驻车路径或所述重新生成的驻车路径，控制所述车辆的方向盘的步骤。
2.根据权利要求1所述的方向盘控制方法，其特征在于，
在所述补正的步骤中，
通过根据所述第2影像及所述第2影像的连续的影像检出的关心驻车线，计算所述车辆的旋转角度及移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及移动量与根据测程法而推定的车辆位置而补正所述车辆的位置。
3.根据权利要求2所述的方向盘控制方法，其特征在于，
所述关心驻车线包括：以所述车辆为纵轴时的左侧驻车区划线、右侧驻车区划线、及与该两个区划线垂直的驻车线引导线。
4.根据权利要求1所述的方向盘控制方法，其特征在于，还包括：
生成包括所述检测的驻车线引导线及驻车区划拐角的驻车区划地图的步骤，该驻车区划地图反映所述补正的车辆的位置。
5.根据权利要求1所述的方向盘控制方法，其特征在于，
在所述补正的步骤中，
通过根据所述第1影像及所述第1影像的连续的第3影像所检测的驻车线引导线，计算所述车辆的旋转角度，根据所述计算的车辆的旋转角度，计算驻车区划拐角的移动量，并通过匹配所述计算的移动量与根据测程法而推定的车辆位置而补正所述车辆的位置。
6.根据权利要求1所述的方向盘控制方法，其特征在于，
在所述补正的步骤中，
通过根据所述第1影像及所述第1影像的连续的第4影像所检测的驻车线引导线，计算所述车辆的旋转角度，并通过匹配所述计算的车辆的旋转角度与根据测程法而推定的车辆位置而补正所述车辆的位置。
7.根据权利要求1所述的方向盘控制方法，其特征在于，还包括：
根据所述补正的位置而更新所述障碍物地图的步骤。
8.一种方向盘控制系统，其特征在于，包括：
AVM(Around View Monitor-全景监控)系统，通过由设置在车辆的多个摄像头影像合成的第1影像，检测驻车区划拐角及驻车线引导线，参考初步驻车路径，所述车辆进入所述有效驻车区划时，通过由设置在所述车辆的多个摄像头影像合成的第2影像，检测关心驻车线；
距离感应部，基于超声波传感器而生成障碍物地图；
方向盘控制部，根据所述检测的驻车区划拐角及所述驻车线引导线、所述生成的障碍物地图，识别要驻车的驻车区划的障碍物有/无及有效驻车区划，根据所述识别的障碍物及有效驻车区划，为驻车到所述有效驻车区划而生成初步驻车路径，根据所述检测的驻车线引导线、驻车区划拐角及关心驻车线中的至少一个，补正所述车辆的位置，根据所述补正的车辆位置，重新生成能够驻车到所述有效驻车区划的驻车路径，根据所述初步驻车路径或所述重新生成的驻车路径，控制所述车辆的方向盘。
9.根据权利要求8所述的方向盘控制系统，其特征在于，
所述方向盘控制部，
通过由所述第1影像及所述第1影像的连续的所述第2影像检测的关心驻车线，计算所述车辆的旋转角度及移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及移动量与根据测程法而推定的车辆位置，从而补正车辆位置。
10.根据权利要求8所述的方向盘控制系统，其特征在于，
所述方向盘控制部，
通过由所述第2影像及所述第2影像的连续的影像检测的关心驻车线，计算所述车辆的旋转角度及移动量，并通过匹配所述计算的旋转角度及移动量与根据测程法而推定的车辆位置，从而补正车辆位置。
11.根据权利要求9或10所述的方向盘控制系统，其特征在于，
所述关心驻车线，
包括以所述车辆为纵轴时的左侧驻车区划线、右侧驻车区划线、以及与该两个区划线垂直的驻车线引导线。
12.根据权利要求8所述的方向盘控制系统，其特征在于，
所述方向盘控制部，
生成包括所述检测的驻车线引导线及驻车区划拐角的驻车区划地图，该驻车区划地图反映所述补正的车辆的位置。
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