CN113468922B - 一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置 - Google Patents

一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置,属于智能驾驶数据处理技术领域,基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;将初始道路边界点云和所述道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别,解决现有获取道路边界的方法复杂、不能适用各种场景的问题。

Description

一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置
技术领域
本发明涉及一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置,属于智能驾驶数据处理技术领域。
背景技术
雷达是自动驾驶领域中不可或缺的传感器之一,通常用其对道路内的障碍物进行识别和跟踪,常用的雷达有激光雷达、毫米波雷达等,但激光、毫米波雷达点云数据量巨大,对整个雷达扫描范围内的障碍物进行识别往往会影响其识别的实时性,且大部分信息都在车辆行驶的道路边界以外,这些信息并不会对自车行驶造成实际影响,因此在进行障碍物识别前,需要过滤道路边界外的点云信息,获取少而有用的点云进行下一步处理,从而提高运算效率,保障实时性。
过滤道路边界外的点云首先要获取道路边界信息,道路边界存在的形式多种多样,常见的道路边界主要有马路牙子、花坛、隔离带等,结构化的道路边界容易进行识别,但非结构化的道路边界变化多样,同一路段中可能存在多种形式的道路边界,因此仅利用雷达点云识别道路边界较难实现。
除了上述利用雷达点云获取道路边界的方式外,另一种获取道路边界信息的方式是基于高精度地图及定位设备,通过定位设备获取车辆所在的位置信息,从而根据高精度地图获取车辆周围的道路边界信息,这种方法简单有效,能够获取较为精确的道路边界数据,但过于依赖精确定位,当车辆行驶在较为封闭或遮挡较多的场景时,无法获取车辆的精确位置。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于雷达点云的道路边界识别方法及装置,以解决现有获取道路边界的方法复杂、不能适用各种场景的问题。
为实现上述目的,本发明的技术方案为:本发明提供了一种基于雷达点云的道路边界识别方法,包括如下步骤:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;
3)将初始道路边界点云和所述道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
本发明通过雷达点云数据,获取初始道路边界点云,从而对道路边界点云进行粗提取,然后通过车辆自身的跟踪算法获取的车辆定位信息获取的高精度地图中的道路边界模型,并与初始道路边界点云进行拟合,获取对应的旋转和平移参数,计算得到基于雷达点云的道路边界模型,从而实现雷达点云的道路边界识别。该方法并不需要获取车辆精确的定位,即可实现道路边界激光雷达点云的准确提取,算法简单,能够适用于各种行驶场景。
进一步的,所述步骤2)中获取车辆定位信息的方法还包括,根据卫星定位确定车辆的初始位置。
进一步的,步骤3)中采用最小二乘法进行拟合。
进一步的,所述跟踪算法包括卡尔曼滤波算法。
进一步的,所述雷达为激光雷达或毫米波雷达。
本发明还提供了一种基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现如下步骤:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;
3)将初始道路边界点云和所述道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
本发明通过雷达点云数据,获取初始道路边界点云,从而对道路边界点云进行粗提取,然后通过车辆自身的跟踪算法获取的车辆定位信息获取的高精度地图中的道路边界模型,并与初始道路边界点云进行拟合,获取对应的旋转和平移参数,计算得到基于雷达点云的道路边界模型,从而实现雷达点云的道路边界识别。该方法并不需要获取车辆精确的定位,即可实现道路边界激光雷达点云的准确提取,算法简单,能够适用于各种行驶场景。
进一步的,所述步骤2)中获取车辆定位信息的方法还包括,根据卫星定位确定车辆的初始位置。
进一步的,步骤3)中采用最小二乘法进行拟合。
进一步的,所述跟踪算法包括卡尔曼滤波算法。
进一步的,所述雷达为激光雷达或毫米波雷达。
附图说明
图1是本发明基于雷达点云的道路边界识别方法实施例中的方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
基于雷达点云的道路边界识别方法实施例:
本实施例中给出了基于雷达点云的道路边界识别方法,如图1所示,本实施例中以激光雷达为例,通过利用高精度地图、激光雷达传感器和车辆定位设备,对获取的信息进行融合处理,实现全场景下的道路边界激光雷达点云提取,从而对激光雷达点云进行道路边界过滤。本实施例中并不局限于采用激光雷达获取点云数据,作为其他实施方式,本实施例中还可以采用毫米波雷达。
具体的,本实施例中的详细过程主要包括以下几个步骤:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云。
获取激光雷达点云数据是获取激光雷达一个扫描周期的点云数据,并从中提取初始道路边界点云,即对激光雷达点云进行边界点的粗提取,具体为,利用点云之间的位置关系,提取出符合道路边缘特征的突变点,这些突变点中有一部分实际并不是真实道路边缘,有可能是其它障碍物的干扰,因此称之为粗提取。
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息。
在初始状态下利用定位设备获取车辆的初始位置,之后通过跟踪算法对车辆的位置进行跟踪,从而获取车辆的定位信息,也即自车粗定位。这样做的主要目的是为了得到高精度地图中自车周边的道路边界模型,该道路边界模型可以利用单个或多个曲线方程表示。该步骤对于定位的精度要求不高,因此适用于封闭或遮挡较多的场景环境。
本实施例中,定位设备采用车辆安装的GPS等,并在初始定位后,使用卡尔曼滤波等跟踪算法不断对自车的位置进行预测和更新。
3)将初始道路边界点云和所述道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数。
本实施例中,高精度地图中道路边界模型是已知的,且与实际获取的道路边界点云模型(初始道路边界点云)之间具有旋转和平移关系,将激光雷达点云与高精度地图道路边界放入同一坐标系且都投影到大地坐标系下,能够推断激光雷达点云道路边界与高精度地图道路边界的模型尺度相同,进而通过设定的拟合算法得到激光雷达点云道路边界与高精度地图道路边界模型之间的旋转和平移参数,从而可通过简单的旋转和平移得到两者的位置关系。
通过粗提取的道路边界点云只是离散点云,这些点云中有些是真实的道路边界点,有些是道路边界附近的点云,因此,通过拟合得到真实的道路边界模型,然后依据此模型识别出真正的道路边界。
本实施例中,具体的旋转和平移参数计算使用的是最小二乘法,假定一组旋转平移参数,可以得到一个道路边界模型,再利用粗筛选出的点云数据与该道路边界模型进行最小二乘平方和计算。取多组旋转平移参数进行计算,筛选出最小平方和所对应的旋转平移参数,作为最终结果。
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
在得到旋转和平移变量后,已知高精度地图道路边界模型,即可得到激光雷达点云的道路边界模型,从而实现基于雷达点云的道路边界识别。
基于雷达点云的道路边界识别装置实施例:
本实施例中给出了一种基于雷达点云的道路边界识别装置,包括处理器和存储器,以及存储在存储器上并在所述处理器上运行的计算机程序,处理器可以采用单片机、FPGA、DSP、PLC或MCU等实现,存储器可以采用RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其他形式的存储介质,可以将该存储介质耦接至处理器,使处理器能够从该存储介质读取信息,或者该存储介质可以是处理器的组成部分。
处理器执行所述计算机程序时实现以下基于雷达点云的道路边界识别方法:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;
3)将初始道路边界点云和所述道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
上述步骤的详细过程已在上述基于雷达点云的道路边界识别方法实施例中详细说明,此处不再赘述。
以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于雷达点云的道路边界识别方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;
3)高精度地图中道路边界模型与初始道路边界点云之间具有旋转和平移关系;根据获取的初始道路边界点云和所述高精度地图中道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;
所述得到旋转和平移参数的具体过程为:假定一组旋转平移参数,得到一个初始点云道路边界模型,再利用获取的点云数据于该初始点云道路边界模型进行最小二乘法的平和方计算,取多组旋转平移参数进行计算,筛选出最小平方和所对应的旋转平移参数,作为最终结果;
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
2.根据权利要求1所述的基于雷达点云的道路边界识别方法,其特征在于,所述步骤2)中获取车辆定位信息的方法还包括,根据卫星定位确定车辆的初始位置。
3.根据权利要求1所述的基于雷达点云的道路边界识别方法,其特征在于,步骤3)中采用最小二乘法进行拟合。
4.根据权利要求1所述的基于雷达点云的道路边界识别方法,其特征在于,所述跟踪算法包括卡尔曼滤波算法。
5.根据权利要求1所述的基于雷达点云的道路边界识别方法,其特征在于,所述雷达为激光雷达或毫米波雷达。
6.一种基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现如下步骤:
1)基于雷达点云数据,提取初始道路边界点云;
2)获取车辆定位信息,根据车辆定位信息得到高精度地图中车辆周边的道路边界模型;其中,通过车辆自身的跟踪算法获取所述车辆定位信息;
3)高精度地图中道路边界模型与初始道路边界点云之间具有旋转和平移关系;根据获取初始道路边界点云和所述高精度地图中道路边界模型在同一坐标系下进行拟合,得到旋转和平移参数;
所述得到旋转和平移参数的具体过程为:假定一组旋转平移参数,得到一个初始点云道路边界模型,再利用获取的点云数据于该初始点云道路边界模型进行最小二乘法的平和方计算,取多组旋转平移参数进行计算,筛选出最小平方和所对应的旋转平移参数,作为最终结果;
4)根据所述旋转和平移参数,计算得出雷达点云的道路边界模型,以实现基于雷达点云的道路边界识别。
7.根据权利要求6所述的基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,所述步骤2)中获取车辆定位信息的方法还包括,根据卫星定位确定车辆的初始位置。
8.根据权利要求6所述的基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,步骤3)中采用最小二乘法进行拟合。
9.根据权利要求6所述的基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,所述跟踪算法包括卡尔曼滤波算法。
10.根据权利要求6所述的基于雷达点云的道路边界识别装置,其特征在于,所述雷达为激光雷达或毫米波雷达。
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