CN112382088B - 一种车辆数据补偿方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车辆数据补偿方法及其系统，包括：获取车辆的采集数据，采集数据包括多个数据点相较于采集单元的距离值和角度值，并将采集数据中的初步无效数据点的距离值归零；基于初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，若第一有效性判定成功则计算初步无效点的纵向跳变误差，并通过计算跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，若第二有效性判定成功，更新初步无效数据点的距离值。本发明通过改进数据处理方法，通过采集单元将采集的帧数据点以极坐标形式保存，对帧数据中的缺失数据插值补点，可对缺失数据进行补偿，解决了传统的车辆数据采集方法存在无法通过单激光雷达获取准确的车辆数据的问题。
Description
技术领域
本发明涉及行车监测技术领域，具体为一种车辆数据补偿方法及其系统。
背景技术
近年来，我国汽车产业飞速发展，车流量增大的同时也带来了很多交通安全问题，监管部门为了更好行使监管权利，需要对车道进行监视管理。随着科技的不断创新，设计者也针对车道测距做出了不少设计，例如在车道上方安装摄像测距系统对车道进行数据采集，其中常见的方法是运用激光雷达对车道以及车辆进行扫描，将采集的数据进行存储分析。
在采集车辆的数据时，由于入射角度、太阳光照射、地面不平、地面积水、车漆颜色、车辆距离、大气干扰和镜面反射等因素干扰，导致激光雷达采集返回的数据会出现缺失的情况，传统的解决办法是增加激光雷达的数量，用多个激光雷达采集的数据对车辆的信息进行补充，虽然该数据补偿方法可行，但是增加设备会使成本过高，安装麻烦，出现故障时维护也十分麻烦，对车辆的信息进行补充会存在极坐标和直角坐标的转化，增加算法复杂度。
因此，传统的车辆数据采集方法存在无法通过单激光雷达获取准确的车辆数据的问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种车辆数据补偿方法及其系统，解决了传统的车辆数据采集方法存在无法通过单激光雷达获取准确的车辆数据的问题。
本发明首先提供一种车辆数据补偿方法，包括：S1：基于采集单元获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值，并将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零；S2：数据处理单元基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，若第一有效性判定成功则计算所述初步无效点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，若所述跳变误差小于所述跳变误差阈值则第二有效性判定成功，更新所述初步无效数据点的距离值。S3：重复步骤S2直至遍历所述采集数据包含的全部无效数据点，生成修正后的补偿采集数据。
进一步地，所述第一有效性判定包括：判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点；若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效判定成功。
进一步地，所述第二有效性判定包括：利用公式Zi＝|(L(n+i)-L(n-j))sinα|计算所述初步无效点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效点的纵向跳变误差，L(n+i)为所述第二有效数据点，L(n-j)为所述第一有效数据点，α为所述初步无效点相较于所述采集单元的角度值；若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功。
进一步地，更新所述初步无效数据点的距离值包括：计算所述第一有效点的距离值和所述第二有效点的距离值的平均值；更新所述初步无效点的距离值为所述平均值。
进一步地，所述车辆数据补偿方法还包括：在获取车辆的所述采集数据前，基于采集单元获取预设水平角度内的地面背景数据，并将所述地面背景数据中的无效数据点的距离值归零。
相应地，本发明提供，一种车辆数据补偿系统，包括：采集单元，用于获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值；数据处理单元，用于将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零，并基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，若第一有效性判定成功则计算所述初步无效点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，若所述跳变误差小于所述跳变误差阈值则第二有效性判定成功，更新所述初步无效数据点的距离值，并在遍历所述采集数据包含的全部无效数据点后生成修正后的补偿采集数据。
进一步地，所述数据处理单元进行第一有效性判定包括判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点，其中，若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效判定成功。
进一步地，所述数据处理单元进行第二有效性判定包括利用公式Zi＝|(L(n+i)-L(n-j))sinα|计算所述初步无效点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效点的纵向跳变误差，L(n+i)为所述第二有效数据点，L(n-j)为所述第一有效数据点，α为所述初步无效点相较于所述采集单元的角度值，其中，若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功。
本发明提供的车辆数据补偿方法，通过改进数据处理方法，能够通过采集单元将采集的帧数据点以极坐标形式保存，对帧数据中的缺失数据插值补点，可对缺失数据进行补偿，解决了传统的车辆数据采集方法存在无法通过单激光雷达获取准确的车辆数据的问题。
附图说明
图1为本发明的车辆数据补偿方法的简化流程图；
图2为本发明的更新所述初步无效数据点的距离值的方法的简化流程图；
图3为本发明的采集数据的简化示意图；
图4为本发明的修正后的补偿采集数据的简化示意图；
图5为本发明的采集单元的简化装置连接示意图；
图6为本发明的车辆数据补偿系统的简化模块连接图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，一种车辆数据补偿方法，包括：S1：基于采集单元获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值，并将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零；S2：数据处理单元基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，若第一有效性判定成功则计算所述初步无效点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，若所述跳变误差小于所述跳变误差阈值则第二有效性判定成功，更新所述初步无效数据点的距离值。S3：重复步骤S2直至遍历所述采集数据包含的全部无效数据点，生成修正后的补偿采集数据。其中，更新所述初步无效数据点的距离值包括：计算所述第一有效点的距离值和所述第二有效点的距离值的平均值；更新所述初步无效点的距离值为所述平均值。具体的，如图5所示，采集单元可以是激光雷达，设置于车道的龙门架上；阈值区间由用户根据采集单元性能、环境参数等影响因素自定义设置，跳变误差阈值用于防止更补偿问题的出现，由用户自定义设置。每一个数据点均包含激光雷达与地面之间的垂线同有效数据点n与激光雷达之间连线的夹角α(n)。
进一步地，如图2所示，所述第一有效性判定包括：判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点；若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效判定成功。
进一步地，所述第二有效性判定包括：利用公式Zi＝|(L(n+i)-L(n-j))sinα|计算所述初步无效点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效点的纵向跳变误差，L(n+i)为所述第二有效数据点，L(n-j)为所述第一有效数据点，α为所述初步无效点相较于所述采集单元的角度值；若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功。
更进一步地，所述车辆数据补偿方法还包括：在获取车辆的所述采集数据前，基于采集单元获取预设水平角度内的地面背景数据，并将所述地面背景数据中的无效数据点的距离值归零。
现有的车辆数据采集方法，由于车辆反射受到入射角度、太阳光照射、车漆颜色、车辆距离、大气干扰和镜面反射等因素干扰，采集的数据会有数据缺失。而本发明通过改进数据处理方法，能够通过采集单元将采集的帧数据点以极坐标形式保存，对帧数据中的缺失数据插值补点，可对缺失数据进行补偿，解决了传统的车辆数据采集方法存在无法通过单激光雷达获取准确的车辆数据的问题。同时，可实现对车辆数据采集，激光雷达采集到的数据是以极坐标形式存储，包含了数据点到测距设备的直线距离、测距设备与地面之间的垂线同数据点与测距设备之间连线的夹角两个值，不需要极坐标和直角坐标的转化，算法简单，复杂度低，安装方便。
现以图2和图3为例说明本申请的工作原理，其中，距离阈值区间【-1，+3】，黑点为激光雷达采集到的有效数据点，白点为激光雷达未采集到的数据点，将缺失的数据点到激光雷达的直线距离设为0，作为无效数据点，例如：数据点n＝2为白色无效数据点，可知数据点2到激光雷达的直线距离L(2)＝0。此时，距离阈值区间【-1，+3】的情况下，无效数据白点2的前一个数据点1是有效数据黑点，因此，数据1到激光雷达的直线距离L(1)≠0，判断当前数据点n的后第i个数据点n+i到测距设备的直线距离L(n+i)是否为0，i＝1、2、3，当前数据点2后面连续三个数据点即数据点3、数据点4以及数据点5均为无效数据白点，所述初步无效数据点2确定为无效点。
以数据点6、7、8为例，取当前数据点n＝7。获取当前数据点的L(7)和α(7)，进入步骤A3。
A3：判断所述当前数据点n到测距设备的直线距离L(n)是否为0，若是，则进入A4，否则，进入A7；
当前数据点n＝7为白色无效数据点，可知当前数据点7到激光雷达的直线距离L(7)＝0。
A4：判断所述当前数据点n是否符合第一插补条件，若是，则进入A5，否则，进入A7；
A401：判断当前无效数据点n的前一个数据点n-1到激光雷达的直线距离L(n-1)是否为0，若是，进入A7，否则进入A402；
因为当前无效数据点7的前一个数据点6是黑色有效数据点，因此，数据点6到激光雷达的直线距离L(6)≠0。
A402：判断当前数据点n的后第i个数据点n+i到测距设备的直线距离L(n+i)是否为0，i＝1、2、3。
当前数据点7后面第一个数据点8为黑色有效数据点，可得L(8)≠0。
A403：若i＝1、2、3时，所述数据点n+i到测距设备的直线距离L(n+i)均等于0，则赋值L(n)＝0，进入A7，否则记录当前i的取值，进入A5。
因为数据点8的L(8)≠0，因此当前数据点7满足第一插补条件，继续判断第二插补条件。
A5：判断所述无效数据点是否符合第二插补条件，若符合，则计入A6，否则赋值L(n)＝0，进入A7；
A501：设置允许的纵向跳变误差Zmax；
本实施例根据实际情况将纵向跳变误差Zmax预设为1m。
A502：计算所述数据点n-1与所述数据点n+i的纵向差值Zi，其中，
Zi＝|(L(n+i)-L(n-1))sinα|，i＝1、2、3；
这里数据点6与所述数据点8的纵向差值Z1＝|(L(8)-L(6))sinα(7)|
A502：判断所述纵向差值Zi是否小于所述纵向跳变误差Zmax，若是，则进入A6，进入A7。
数据点7的两数据点纵向差值Z1＜Zmax，进入A6。
A6：进行插补车辆数据点。
当前数据点7到激光雷达的直线距离L(7)＝|L(7+1)+L(7-1)|/2＝(L(6)+L(8))/2，完成对数据点7的插补。
A7：判断是否n等于所述第N帧数据的数据点总数h，若否，则赋值n＝n+1，返回A2，否则不再进行车辆数据点插补。
当前数据点7未超过数据点总数34，因此，继续对数据点8进行判断。最终，如图4所示，生成修正后的补偿采集数据。
相应地，如图6所示，本发明提供一种车辆数据补偿系统，包括：采集单元，用于获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值；数据处理单元，用于将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零，并基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，若第一有效性判定成功则计算所述初步无效点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，若所述跳变误差小于所述跳变误差阈值则第二有效性判定成功，更新所述初步无效数据点的距离值，并在遍历所述采集数据包含的全部无效数据点后生成修正后的补偿采集数据。
进一步地，所述数据处理单元进行第一有效性判定包括判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点，其中，若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效判定成功。
更进一步地，所述数据处理单元进行第二有效性判定包括利用公式Zi＝|(L(n+i)-L(n-j))sinα|计算所述初步无效点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效点的纵向跳变误差，L(n+i)为所述第二有效数据点，L(n-j)为所述第一有效数据点，α为所述初步无效点相较于所述采集单元的角度值，其中，若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种车辆数据补偿方法，其特征在于，包括：
S1：基于采集单元获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值，并将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零；
S2：数据处理单元基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，所述第一有效性判定包括：判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点；若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效性判定成功；若第一有效性判定成功则计算所述初步无效数据点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，所述第二有效性判定包括：利用公式
计算所述初步无效数据点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效数据点的纵向跳变误差，L（n+i）为所述第二有效数据点，L（n-j）为所述第一有效数据点，α为所述初步无效数据点相较于所述采集单元的角度值；若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功，计算所述第一有效数据点的距离值和所述第二有效数据点的距离值的平均值，更新所述初步无效数据点的距离值为所述平均值；
S3：重复步骤S2直至遍历所述采集数据包含的全部无效数据点，生成修正后的补偿采集数据。
2.根据权利要求1所述的车辆数据补偿方法，其特征在于，所述车辆数据补偿方法还包括：
在获取车辆的所述采集数据前，基于采集单元获取预设水平角度内的地面背景数据，并将所述地面背景数据中的无效数据点的距离值归零。
3.一种车辆数据补偿系统，其特征在于，包括：
采集单元，用于获取车辆的采集数据，所述采集数据包括多个数据点相较于所述采集单元的距离值和角度值；
数据处理单元，用于将所述采集数据中的初步无效数据点的距离值归零，并基于所述初步无效数据点及其相邻距离阈值区间内的数据点进行第一有效性判定，所述第一有效性判定包括：判断所述初步无效数据点的左侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第一有效数据点；若存在所述第一有效数据点，判断所述初步无效数据点的右侧是否存在属于所述距离阈值区间内的第二有效数据点；若同时存在所述第一有效数据点和所述第二有效数据点则所述第一有效性判定成功；若第一有效性判定成功则计算所述初步无效数据点的纵向跳变误差，并通过计算所述跳变误差是否小于跳变误差阈值进行第二有效性判定，所述第二有效性判定包括：利用公式
计算所述初步无效数据点的纵向跳变误差，其中，Zi为所述初步无效数据点的纵向跳变误差，L（n+i）为所述第二有效数据点，L（n-j）为所述第一有效数据点，α为所述初步无效数据点相较于所述采集单元的角度值；若所述跳变误差小于跳变误差阈值则所述第二有效性判定成功，计算所述第一有效数据点的距离值和所述第二有效数据点的距离值的平均值，更新所述初步无效数据点的距离值为所述平均值，并在遍历所述采集数据包含的全部无效数据点后生成修正后的补偿采集数据。
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