CN111289980B - 基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统，属于交通技术领域，用于解决目前道路上绿化带、栅栏等路边静止物复杂环境下难以识别、成本高、数据处理量大等问题，此方法具体为：根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物。本发明的方法及系统均具有检测精准有效、成本低、实时性好且适用于复杂环境下等优点。

Description

基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统
技术领域
本发明主要涉及交通技术领域，特指一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统。
背景技术
车载毫米波雷达，用于帮助驾驶员感知汽车周围环境，起到辅助驾驶的作用，目前已经大规模应用于汽车，最常见的应用有倒车雷达、汽车盲区检测雷达等。当汽车邻车道存在车辆时，毫米波雷达能够有效探测到并报警，起到变道预警的作用，但是如果车辆靠近绿化带或者栅栏行驶时，毫米波雷达也会检测到目标并报警，这样反而会干扰驾驶员驾驶。目前对道路上绿化带、栅栏等路边静止物的检测方法主要是利用摄像头得到道路的图像，提取其中的每一个像素点，对这些像素点进行区分、归类等图像处理算法，利用绿化带、栅栏与其他目标的像素信息不同进行区分。但是当天气环境比较恶劣或者光线不足时，得到的图像的质量很差，绿化带、栅栏的像素特征不明显，因此难以识别；而且图像需要处理的信息量较大，难以做到实时处理，对硬件需求较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种精准有效、成本低、实时性好且适用于复杂环境下的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，包括步骤：
1)根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；
2)根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
3)根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
4)对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤1)中，所述物体反射点信息包括反射点的距离R、角度θ、速度v。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤2)中，统计各物体反射点的速度区间，以频次最高的物体反射点速度区间作为车辆速度区间。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤3)中，不属于车辆速度区间的目标为相对于地面运动的目标。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤1)中，在得到物体反射点信息后，以车载毫米波雷达为坐标原点、车载毫米波雷达法线方向为y轴建立直角坐标系，其中各反射点在直角坐标系中的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，其中N为反射点个数。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤4)中，
通过相对于地面静止目标的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，得到：
bi＝yi-k·xi
其中，bi为反射点所在的与直线状路边静止物平行的直线在y轴上的截距；k为直线状路边静止物在直角坐标系中的斜率，
Figure BDA0002402745550000021
其中
Figure BDA0002402745550000022
为y轴与直线状路边静止物之间的夹角；
对y轴进行分段统计，统计出频数最高的分段，如果此分段内的点数N高于一定的门限σ，那么对于满足bi∈(a,b)的反射点，认为此反射点是直线状路边静止物的反射点。
作为上述技术方案的进一步改进，在步骤4)中，采用霍夫变换对相对于地面静止的目标进行直线检测。
作为上述技术方案的进一步改进，直线状的路边静止物为栅栏、绿化带。
本发明还公开了一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测系统，包括：
第一模块，用于根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；
第二模块，用于根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
第三模块，用于根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
第四模块，用于对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物。
本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法及系统，利用统计的方法对车载雷达探测目标速度进行统计，由此得到车辆速度v，并以此速度作参考去除相对地面运动的目标，由于滤除了相对地面运动的目标，只对相对地面静止的目标进行直线检测，以判断目标是否为栅栏、绿化带等直线状路边静止物，从而使得检测更加精准有效，适用于复杂的场景；另外，基于车载毫米波雷达的发射信息进行检测，由于毫米波雷达不受光照不足、雾霾、沙尘暴等恶劣天气影响，能够实现全天候工作，因此车载毫米波雷达识别绿化带、栅栏等路边静止物更具实用性；相对于摄像头进行图像采集处理的方式来说，毫米波雷达的成本比较低，而且由于回波信息量较小，处理速度快，实时性好。
附图说明
图1为本发明的方法在实施例的方法流程图。
图2为本发明中雷达的安装检测示意图。
图3为本发明中的雷达直角坐标系。
图4为本发明中的速度统计直方图。
图5为本发明中绿化带直线检测图。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，本实施例的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，包括步骤：
1)根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；其中车载毫米波雷达为安装在车辆上工作频段在24G或77G左右的雷达系统；
2)根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
3)根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
4)对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物(如栅栏、绿化带等)。
本发明的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，利用统计的方法对车载雷达探测目标速度进行统计，由此得到车辆速度v，并以此速度作参考去除相对地面运动目标，由于滤除了相对地面运动目标，只对相对地面静止目标进行直线检测，以判断目标是否为栅栏、绿化带，从而使得检测更加精准有效，适用于复杂的场景；另外，基于车载毫米波雷达的发射信息进行检测，由于毫米波雷达不受光照不足、雾霾、沙尘暴等恶劣天气影响，能够实现全天候工作，因此车载毫米波雷达识别绿化带、栅栏等路边静止物更具实用性。相对于摄像头进行图像采集处理的方式来说，毫米波雷达的成本比较低，而且由于回波信息量较小，处理速度快，实时性好。
本实施例中，在步骤1)中，物体反射点信息包括反射点的距离R、角度θ、速度v中的一种或多种。
本实施例中，在步骤2)中，统计各物体反射点的速度区间，以频次(或称次数)最高的物体反射点速度区间作为车辆速度区间。
本实施例中，在步骤3)中，不属于车辆速度区间的目标为相对于地面运动的目标，从而将不属于车辆速度区间的目标进行过滤，得到相对于地面静止的目标。
下面结合一完整的具体实施例对本发明的方法做进一步说明：
(1)计算雷达反射点坐标
以车载毫米波雷达安装在车辆前部为例(后部同理)，由于某些特殊需求，需要将毫米波雷达斜装，即雷达法线方向与汽车行驶方向(假设与栅栏平行)夹角为
Figure BDA0002402745550000041
如图2所示；其中不斜装时夹角
Figure BDA0002402745550000042
毫米波雷达接收反射波后经过一系列信号处理，可以得到物体的一系列信息，包括距离R、角度θ、速度v，利用这些信息，以雷达为坐标原点，雷达法线方向为y轴建立直角坐标系，如图3所示；
由图3可以看出，栅栏上的一个反射点坐标为(x0,y0)，其中x0＝Rsinθ,y0＝Rcosθ，如果汽车前行的速度为v，那么v0＝-v。对于雷达探测到每个反射点都可以得到其在坐标系中的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，N为反射点个数。
(2)计算安装雷达的此车辆速度
车辆行驶在道路上，雷达探测到的大部分目标为相对于地面静止的物体，比如路旁的树木、绿化带、栅栏等，因此可以通过统计雷达探测到目标的速度来计算此车辆行驶的速度。如图3所示，栅栏由于是连续分布的，因此反射点数较多(图3中只画出了一部分)。
假设此车辆行驶速度为9m/s，相对于地面静止的物体速度应为-9m/s，那么划分统计区间为-(0-2)m/s、-(2-4)m/s、-(4-6)m/s、-(6-8)m/s、-(8-10)m/s以此类推，具体划分间隔可以根据实际测量误差决定，误差较大就设置较大间隔，反之设定较小间隔。可以得到如图4所示的统计直方图，可以看出区间-(8-10)m/s的频次最高，认为此车辆速度在区间(8-10)m/s内，那么可以认为如果反射点速度为-(8-10)m/s，此物体为相对于地面静止的目标，如果不在此区间内，那么此物体相对于地面运动，不可能为绿化带、栅栏之类的目标。
(3)对相对于地面的静止目标进行直线检测
经过第(2)步，可以排除掉绝大部分相对地面运动目标，比如行人、车辆等。对于剩下的相对于地面的静止目标，由于绿化带、栅栏反射点基本呈直线分布，因此可以利用检测直线的方法识别绿化带、栅栏，比如采用统计的方法检测直线(当然，也可以采用霍夫变换等方法来检测直线)：
如图3所示，栅栏在直角坐标系中为一条直线，已知雷达法线(y轴)与栅栏的夹角
Figure BDA0002402745550000043
可以得到栅栏所在直线斜率
Figure BDA0002402745550000044
因此所在直线方程为：
y＝k·x+b
其中，b为栅栏所在直线与y轴交点，如图5所示：
经过第(2)步，得到了相对于地面的静止目标的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，可以计算得：
bi＝yi-k·xi
其中，bi为反射点所在的与栅栏平行的直线在y轴上的截距。由于栅栏反射点聚集在栅栏所在直线附近，因此由栅栏反射点由上述公式得到的bi都很接近b，比如b0。对y轴进行分段统计，比如(0-1)、(1-2)…以此类推，统计出频数最高的分段(a-b)，如果此分段内的点数N高于一定的门限σ(即N＞σ，此门限受雷达测距长度和距离分辨率影响)，那么对于满足bi∈(a,b)的反射点，认为此反射点是绿化带、栅栏的反射点。
本发明还公开了一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测系统，包括：
第一模块，用于根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；
第二模块，用于根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
第三模块，用于根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
第四模块，用于对相对于地面静止的目标进行直线检测，以判断是否为直线状的路边静止物。
本发明进一步公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法的步骤。
本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器运行时执行如上所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法的步骤。
本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一个计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。存储器可用于存储计算机程序和/或模块，处理器通过运行或执行存储在存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现各种功能。存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart MediaCard,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其它易失性固态存储器件等。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，包括步骤：
1)根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；
2)根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
3)根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
4)对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物；
在步骤1)中，在得到物体反射点信息后，以车载毫米波雷达为坐标原点、车载毫米波雷达法线方向为y轴建立直角坐标系，其中各反射点在直角坐标系中的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，其中N为反射点个数；
在步骤4)中，通过相对于地面静止目标的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，得到：
bi＝yi-k·xi
其中，bi为反射点所在的与直线状路边静止物平行的直线在y轴上的截距；k为直线状路边静止物在直角坐标系中的斜率，
Figure FDA0003465077780000011
其中
Figure FDA0003465077780000012
为y轴与直线状路边静止物之间的夹角；
对y轴进行分段统计，统计出频数最高的分段，如果此分段内的点数N高于一定的门限σ，那么对于满足bi∈(a,b)的反射点，认为此反射点是直线状路边静止物的反射点。
2.根据权利要求1所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，在步骤1)中，所述物体反射点信息包括反射点的距离R、角度θ、速度v。
3.根据权利要求2所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，在步骤2)中，统计各物体反射点的速度区间，以频次最高的物体反射点速度区间作为车辆速度区间。
4.根据权利要求3所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，在步骤3)中，不属于车辆速度区间的目标为相对于地面运动的目标。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，在步骤4)中，采用霍夫变换对相对于地面静止的目标进行直线检测。
6.根据权利要求1～4中任意一项所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法，其特征在于，直线状的路边静止物为栅栏、绿化带。
7.一种基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测系统，其特征在于，包括：
第一模块，用于根据车载毫米波雷达的回波信息，得到物体反射点信息；
第二模块，用于根据物体反射点信息，统计反射点速度以得到车辆速度区间；
第三模块，用于根据车辆速度区间过滤相对于地面运动的目标，得到相对于地面静止的目标；
第四模块，用于对相对于地面静止的目标进行直线检测，判断是否为直线状的路边静止物；
在第一模块中，在得到物体反射点信息后，以车载毫米波雷达为坐标原点、车载毫米波雷达法线方向为y轴建立直角坐标系，其中各反射点在直角坐标系中的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，其中N为反射点个数；
在第四模块中，通过相对于地面静止目标的坐标(xi,yi),i∈[0,N]，得到：
bi＝yi-k·xi
其中，bi为反射点所在的与直线状路边静止物平行的直线在y轴上的截距；k为直线状路边静止物在直角坐标系中的斜率，
Figure FDA0003465077780000021
其中
Figure FDA0003465077780000022
为y轴与直线状路边静止物之间的夹角；
对y轴进行分段统计，统计出频数最高的分段，如果此分段内的点数N高于一定的门限σ，那么对于满足bi∈(a,b)的反射点，认为此反射点是直线状路边静止物的反射点。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求1～6中任意一项所述的基于车载毫米波雷达的路边静止物的检测方法的步骤。
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