CN116215517A - 碰撞检测方法、装置、设备、存储介质和自动驾驶车辆 - Google Patents

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彭亮
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    • B60W2552/50—Barriers

Abstract

本公开提供了一种碰撞检测方法、装置、设备、存储介质和车辆，涉及人工智能技术领域，具体涉及自动驾驶、规划控制等技术领域。碰撞检测方法包括：获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。本公开可以提高碰撞检测的精准度。

Description

碰撞检测方法、装置、设备、存储介质和自动驾驶车辆
技术领域
本公开涉及人工智能技术领域，具体涉及自动驾驶、规划控制等技术领域，尤其涉及一种碰撞检测方法、装置、设备、存储介质和自动驾驶车辆。
背景技术
保证自动驾驶的安全性一直是自动驾驶技术的核心，碰撞检测技术可以显著提升自动驾驶的安全性。
相关技术中，可以获得主车和障碍物在frenet坐标系下的位置坐标，基于frenet坐标系下的主车位置坐标和障碍物位置坐标，检测主车与障碍物是否发生碰撞。
发明内容
本公开提供了一种碰撞检测方法、装置、设备、存储介质和自动驾驶车辆。
根据本公开的一方面，提供了一种碰撞检测方法，包括：获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
根据本公开的另一方面，提供了一种碰撞检测装置，包括：获取模块，用于获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；膨胀模块，用于对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；检测模块，用于针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；确定模块，用于基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上述任一方面的任一项所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据上述任一方面的任一项所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据上述任一方面的任一项所述的方法。
根据本公开的另一方面，提供了一种自动驾驶车辆，包括上述任一方面的任一项所述的电子设备。
根据本公开的技术方案，可以提高碰撞检测的精准度。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定。其中：
图1是根据本公开第一实施例的示意图；
图2是根据本公开实施例提供的应用场景的示意图；
图3是根据本公开第二实施例的示意图；
图4是根据本公开实施例提供的障碍物形状膨胀前后的示意图；
图5是根据本公开实施例提供的目标位置点与一个膨胀后的位置点的关系的示意图；
图6是根据本公开实施例提供的两种膨胀方式的示意图；
图7是根据本公开实施例提供的目标位置点与两个膨胀后的位置点的关系的示意图；
图8是根据本公开实施例提供的两个线段之间的不同的相交关系的示意图；
图9是根据本公开实施例提供的两个平行线段之间的不同的相交关系的示意图；
图10是根据本公开第三实施例的示意图；
图11是根据本公开第四实施例的示意图；
图12是用来实现本公开实施例的碰撞检测方法的电子设备的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
frenet坐标系下，以给定的参考线(reference line)为基准，参考线(用Tref表示)可以是任意曲线，一般情况下定义为车道的中心线。假设自动驾驶车辆在全局坐标系(或称为笛卡尔坐标系)下的坐标为(x,y)，从车辆的位置(x,y)向参考线作投影，投影点为F，则投影点F与车辆位置(x,y)的距离即为横向位移d，从参考线的起始点到投影点F的曲线距离即为纵向位移s。用(s,d)描述frenet坐标系下自动驾驶车辆的坐标值。
相关技术中，可以基于frenet坐标系下的主车位置坐标和障碍物位置坐标进行碰撞检测。例如，相同的纵向位移s0下，主车横向位移是d1，障碍物横向位移时d2，若d1-d2的绝对值小于预设值，则表明主车与障碍物发生碰撞，否则未发生碰撞。
但是，在一些场景下，如道路曲率较大或非结构化的道路，上述基于frenet坐标系下的位置坐标进行碰撞检测的准确度不足。
为了提高碰撞检测的准确度，本公开提供如下实施例。
图1是根据本公开第一实施例的示意图，本实施例提供一种碰撞检测方法，该方法包括：
101、获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段。
102、对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段。
103、针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段。
104、基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
其中，主车是指待检测是否发生碰撞的车辆，在自动驾驶场景下，主车是指自动驾驶车辆。
障碍物是指主车周围环境中的各种静态或动态的障碍物，例如可以是行人、其他车辆、道路上的基础设施等。
自动驾驶车辆在行驶过程中，自动驾驶系统可以检测出主车形状(shape)以及障碍物形状。主车形状是指主车的外轮廓(或称为边界)的形状，一般是矩形；障碍物形状是指障碍物的外轮廓的形状，一般是多边形。具体地，自动驾驶系统在检测形状时，可以是检测对应的外轮廓上的位置点，两个相邻位置点进行连线，组成一条线段，多条线段组成矩形或多边形等形状。
不论是主车形状还是障碍物形状，都可以认为是一系列线段组成的，以主车的矩形为例，主车形状包括四条线段；若障碍物形状是五边形，则障碍物形状包括五条线段。
针对障碍物，可以对障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，膨胀后形状也是多边形，也包括多条线段。
第一线段，是主车形状中的任一条线段，即主车形状上任意两个相邻位置点组成的线段。
第二线段，是膨胀后形状中的任一条线段，即，膨胀后形状上任意两个相邻位置点组成的线段。
获得第一线段和第二线段后，可以检测第一线段与第二线段的相交关系，基于该相关关系确定主车与障碍物的碰撞关系。
其中，若第一线段与第二线段均不相交，则确定主车与障碍物不发生碰撞；或者，若第一线段与第二线段相交，则确定主车与障碍物发生碰撞。即，主车形状中的任一条线段与障碍物的膨胀后形状中的任一条线段均不相交，则确定主车与障碍物不发生碰撞；或者，若主车形状中的至少一条线段与障碍物的膨胀后形状中的至少一条线段相交，则确定主车与障碍物发生碰撞。
本实施例中，基于主车形状对应的第一线段与障碍物形状对应的第二线段的相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系，由于不需要向特定参考线投影，也就避免了特定参考线的局限性，从而可以提高碰撞检测的准确度；另外，通过对障碍物形状进行膨胀处理，可以针对障碍物的边界预留一定的空间距离，保证主车行驶的安全性。
为了更好地理解本公开实施例，对本公开实施例的应用场景进行说明。本实施例可以应用于自动驾驶场景。
自动驾驶车辆的自动驾驶功能可以通过自动驾驶系统实现。自动驾驶系统实现的自动驾驶级别目前可以分为L0～L5级别。其中，L0级驾驶表示无自动驾驶，即传统的驾驶员人工驾驶；L1级驾驶又称为辅助驾驶，包括定速巡航、自动泊车以及车道保持等基本功能；L2级驾驶又称为半自动驾驶，包括自动辅助驾驶，危险预判刹车等功能；L3级驾驶又称为有条件自动驾驶，与L2级相比，它可以在正常的路段下实现完全自动化驾驶，但是在一些紧急情况发生时，还是需要人工来进行辅助制动；L4级驾驶属于高度自动驾驶，汽车的整体制动性能以及反应能力已经达到了一个比较高的水准，驾驶员坐在汽车内部不用自己操控，而且汽车行驶比较平稳顺畅；L5级自动驾驶，它可以实现无条件的全自动驾驶技术，不管在任何情况下，都不用担心路况以及天气，实现全自动驾驶。
如图2所示，自动驾驶系统200的核心模块包括：高精地图(High Definition map，HD map)201、定位系统(localization)202、感知系统(Perception)203、预测系统(Prediction)204、全局导航系统(Routing)205、规划系统(Planning)206和控制模块(Control)207。
其中，高精地图201，也称自动驾驶地图、高分辨率地图，是面向自动驾驶汽车的一种新的地图数据范式。高精地图绝对位置精度接近1m相对位置精度在厘米级别，能够达到10-20cm。
定位系统202，可以基于定位装置和高精地图提供高精度(厘米级)定位服务。定位装置例如包括全球定位系统(Global Positioning System，GPS)、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)和惯性导航系统(Inertial NavigationSystem，INS)中的一项或多项。
感知系统203，为自动驾驶车辆提供全方位的环境感知服务。具体可以包括：相机、激光雷达、毫米波雷达、超声波雷达等设备。
预测系统204，以感知系统的数据为输入，通过提取本车和/或障碍物历史运动参数，结合结合卡尔曼滤波、神经网络等手段，推理得到本车和/或障碍物未来时刻运动轨迹。预测的运动轨迹可以提供给规划系统。
全局导航系统205，用于根据车辆初始位置和目标位置，结合路网拓扑结构，通过全局路径搜索算法，得到符合性能评估指标的最优全局导航路径。
规划系统206，主要提供车辆避让障碍物、换道决策，路径规划、速度规划服务。
控制系统207，用于根据决策规划系统提供的驾驶轨迹，进行纵向和横向的跟踪控制。
控制系统207具体可以通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)总线，控制车辆的底盘系统执行转向、油门、刹车等操作。
本实施例的碰撞检测方法可以由规划系统执行，感知系统可以获得主车形状和障碍物形状，规划系统基于感知系统获得的主车形状和障碍物形状进行碰撞检测。
结合上述的应用场景，本公开还提供一种碰撞检测方法。
图3是根据本公开第二实施例的示意图，本实施例提供一种碰撞检测方法，该方法包括：
301、获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段。
其中，可以由感知系统检测得到主车形状和障碍物形状，感知系统可以将检测的主车形状和障碍物形状发送给规划系统，由规划系统基于上述的主车形状和障碍物形状进行碰撞检测。
以主车形状为例，感知系统可以检测到主车的外轮廓上的一系列位置点，相邻的两个位置点可以组成一条线段，这些线段依次相连组成主车形状。因此，主车形状和障碍物形状都是包括多条线段的。
302、对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段。
其中，障碍物形状通常是多边形，可以采用相似等距的方式对该形状进行膨胀处理。
多边形可以用点集描述。
其中，障碍物的原始形状Polygon可以表示为：
Polygon＝{p1,p2,...,pn}
障碍物的膨胀后形状Polygon’可以表示为：
Polygon'＝{p1′,p'2,...,p'n}
其中，p1,p2,...,pn和p1',p2',...,pn'分别是障碍物的原始形状和膨胀后形状上的按一定顺序(如逆时针顺序)依次排列的位置点，n为上述位置点的数量，为正整数。
相似等距膨胀时，膨胀后的线段p′ip′i+1与原线段pipi+1的距离等于膨胀宽度buffer，用公式表示为：dist(p′ip′i+1,pipi+1)＝buffer,i＝1,2,...,n，其中，pn+1＝p1，p'n+1＝p′1，dist表示线段间的距离。
其中，膨胀宽度buffer可以根据实际需要设置。另外，针对不同的障碍物，可以设置不同的膨胀宽度buffer。
膨胀后的多边形与原来的多边形相似，如图4所示，内部的多边形表示障碍物形状(原始形状)，外部的多边形表示膨胀后形状。
具体的膨胀处理过程可以包括：
针对所述障碍物的形状上的目标位置点，基于预设的膨胀宽度和所述目标位置点对应的相邻两条线段的夹角，确定第一膨胀距离；
若所述第一膨胀距离小于或等于预设值，确定所述目标位置点对应一个膨胀后的位置点，并基于所述第一膨胀距离确定所述一个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差；
若所述第一膨胀距离大于预设值，确定所述目标位置点对应两个膨胀后的位置点，基于所述膨胀宽度确定第二膨胀距离，并基于所述第二膨胀距离确定每个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差。
其中，目标位置点是指障碍物形状上的任一个位置点，例如，可以用pi表示，i＝1,2,...,n。
膨胀宽度可以用buffer表示，为预设值。
针对目标位置点pi，其对应的相邻两条线段用pipi+1和pipi-1表示。
第一膨胀距离用D1表示，第二膨胀距离用D2表示。
参考图5，选取笛卡尔坐标系，本实施例的笛卡尔坐标系是全局坐标系，坐标原点选择为地图的预设点，点的坐标用(x,y)表示，x和y的正向通常选择为地图的东、北方向。
在笛卡尔坐标系下，第一膨胀距离D1的计算公式是：
Figure BDA0004074954880000081
/>
γ＝π-α/2
α＝∠2-∠1
预设值可以选择为buffer的倍数，如选择为2倍的buffer。
若D1小于等于2*buffer，则确定目标位置点对应一个膨胀后的位置点，如图5所示，该一个膨胀后的位置点的位置偏差的计算公式是：
Δx＝D1*cosβ
Δy＝D1*sinβ
β＝∠2-α/2
其中，∠2是线段pipi+1对应的向量
Figure BDA0004074954880000082
相对于x轴正向的角度，∠1是线段pipi-1对应的向量/>
Figure BDA0004074954880000083
相对于x轴正向的角度，上述的向量角度位于[-180,180]范围内。Δx,Δy是膨胀后的位置点的在x轴方向和y轴方向上的位置偏差，其余参数是运算的中间量，*表示相乘运算。
相似等距膨胀可以保证膨胀后的多边形的每条边到膨胀前对应边的距离相等，并且形状保持一致。但在一定情况下，如当α趋近于0或者2π，即多边形相邻两条边的夹角很小的时候，sinγ也会趋近于0，此时的D1将会趋近于无穷，此时采用相似膨胀并不合适。
针对这种情况，不再追求相似等距膨胀，而是添加新的顶点(膨胀后的形状上的位置点)，使得膨胀结果更为合理。例如，如图6所示，尽管膨胀后的多边形形状与原来的形状不再相似，顶点也增加了，但是膨胀结果更加符合实际需求。
具体地，若D1大于2*buffer，如图7所示，则确定目标位置点对应两个膨胀后的位置点，并确定第二膨胀距离D2，第二膨胀距离D2以及该两个膨胀后的位置点的位置偏差的计算公式是：
Figure BDA0004074954880000091
两个膨胀后的位置点中的一个膨胀后的位置点的位置偏差是：
Δx1＝D2*cos(β-η)
Δy1＝D2*sin(β-η)
两个膨胀后的位置点中的另一个膨胀后的位置点的位置偏差是：
Δx2＝D2*cos(β+η)
Δy2＝D2*sin(β+η)
β＝∠2-α/2
η＝(π/2-γ)/2
α＝∠2-∠1
γ＝π-α/2
其中，∠2是线段pipi+1对应的向量
Figure BDA0004074954880000092
相对于x轴正向的角度，∠1是线段pipi-1对应的向量/>
Figure BDA0004074954880000093
相对于x轴正向的角度，上述的向量角度位于[-180,180]范围内。Δx1,Δy1和Δx2,Δy2分别是每个膨胀后的位置点的在x轴方向和y轴方向上的位置偏差，其余参数是运算的中间量，*表示相乘运算。/>
通过上述处理，可以获得障碍物的膨胀后形状。
本实施例中，基于第一膨胀距离与预设值的关系，将目标位置点膨胀为一个位置点或者两个位置点，可以针对障碍物获得更符合实际需求的膨胀后形状。
获得主车形状和障碍物的膨胀后形状后，可以检测第一线段(主车形状中的任一条线段)与第二线段(膨胀后形状中的任一条线段)之间的相交关系，进而基于该相交关系检测主车与障碍物是否发生碰撞。
针对第一线段和第二线段的相交关系，可以基于端点与线段的位置关系进行检测。即可以包括：
303、针对目标线段，检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系；以及，基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系。
其中，所述目标线段是所述第一线段和所述第二线段中的任一条线段，所述非目标线段是所述第一线段和所述第二线段中除了所述目标线段之外的另一条线段。
假设第一线段用线段AB表示，第二线段用线段CD表示，则可以任选其一作为目标线段，假设目标线段选择为第一线段(即线段AB)，则非目标线段是第二线段(即线段CD)。
相应地，可以检测非目标线段的两个端点(即端点C和端点D)与目标线段的位置关系，位置关系包括：端点C和端点D是否均位于目标线段(线段AB)的同一侧。
进而，可以基于上述的位置关系确定线段间的相交关系，其中，若所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧，确定所述相交关系是所述第一线段与所述第二线段不相交。反之，若所述非目标线段的两个端点不是均位于所述目标线段的同一侧，则可以进一步判断线段间的相交关系。
具体地，参见图8，如图8(a)所示，若端点C和端点D均位于线段AB的同一侧，则确定线段AB与线段CD不相交。或者，
如图8(b)所示，针对线段CD，若端点A和端点B均位于线段CD的同一侧，则确定线段AB与线段CD不相交。或者，
如图8(c)所示，若端点C和端点D不是均位于线段AB的同一侧(如位于线段AB的两侧)，且，端点A和端点B不是均位于线段CD的同一侧(如位于线段CD的两侧)，确定线段AB与线段CD相交。
即，针对两条线段(第一线段和第二线段)，这两条线段中的至少一条线段的两个端点均位于另一条线段的同一侧，则这两条线段不相交，否则，这两条线段中的任一条线段的两个端点位于另一条线段的两侧，则这两条线段相交。
本实施例中，可以基于非目标线段的两个端点与目标线段的位置关系，确定线段间的相交关系，可以将线段间的相交关系转换为线段的两个端点与另一条线段的位置关系，便于相交关系的计算。
进一步地，若任一条线段的两个端点均位于另一条线段的同一侧，可以确定出两条线段是不相交的，提高计算效率。
一些实施例中，所述检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系，包括：
针对第一端点，构建第一向量、第二向量和第三向量；其中，所述第一向量是所述第一端点指向第二端点的向量，所述第二向量是所述第一端点指向第三端点的向量，所述第三向量是所述第一端点指向第四端点的向量，所述第一端点和所述第二端点是所述目标线段的两个端点，所述第三端点和所述第四端点是所述非目标线段的两个端点；
确定所述第一向量和所述第二向量的第一叉乘值，以及，所述第一向量和所述第三向量的第二叉乘值；
若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积大于0，确定所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧。
其中，设
Figure BDA0004074954880000111
和/>
Figure BDA0004074954880000112
都是二维向量，这两个向量之间的叉乘值/>
Figure BDA0004074954880000113
满足如下条件：
Figure BDA0004074954880000114
Figure BDA0004074954880000115
其中，×表示叉乘运算。
基于上述的向量间的叉乘关系可以判断点和向量的方位，即点在向量的左侧(逆时针方向)还是右侧(顺时针方向)。
利用上述原则，可以确定非目标线段的两个端点是否位于目标线段的同一侧。
其中，以目标线段是线段AB，非目标线段是线段CD为例，假设第一端点是端点B，则第一向量是
Figure BDA0004074954880000116
第二向量是/>
Figure BDA0004074954880000117
第三向量是/>
Figure BDA0004074954880000118
若满足如下条件，则表明端点C和端点D均位于线段AB的同一侧：
Figure BDA0004074954880000119
以
Figure BDA0004074954880000121
为例，该叉乘值的计算公式是：
Figure BDA0004074954880000122
以(Ax-Bx)和(Cy-By)为例，Ax表示端点A的横坐标(x轴方向的坐标)，Bx表示端点B的横坐标，Cx表示端点C的纵坐标(y轴方向的坐标)，By表示端点B的纵坐标。其余参数类似。
自动驾驶车辆的感知系统可以获得主车形状上的位置点的坐标，即可以获得端点A的横纵坐标(Ax,Ay)和端点B的横纵坐标(Bx,By)。感知系统还可以获得障碍物形状上的位置点的坐标，再根据膨胀处理时的位置偏差可以获得膨胀后的形状上的位置点的坐标。以端点C为例，端点C是膨胀后的形状上的位置点，假设其对应的原始形状(即障碍物形状)上的位置点为C0，感知系统可以获得点C0的横纵坐标(C0x,C0y)，假设膨胀处理时确定的点C相对于点C0的位置偏差分别是(Δx,Δy)，则端点C的横纵坐标是(Cx,Cy)＝(C0x+Δx,C0y+Δy)。
获得相关点的横纵坐标后，基于上述相关点的横纵坐标可以获得上述的叉乘值。可以理解的是，这些坐标是指笛卡尔坐标系下的坐标。
若上述向量间的叉乘关系满足上述大于0的条件，可以确定非目标线段的两个端点均位于目标线段的同一侧。
另外，若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积小于0，则可以确定所述非目标线段的两个端点位于所述目标线段的两侧。
本实施例中，基于向量间的叉乘关系，可以高效地确定出两个端点是否位于线段的同一侧。
进而，若两条线段中至少一条线段的两个端点位于另一条线段的同一侧，则可以确定两条线段是不相交的。若两条线段中任一条线段的两个端点均位于另一条线段的两侧，则可以确定两条线段是相交的。
另外，针对所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积等于0的情况，此时表明线段AB和线段CD是平行的，平行情况下，可能是相交或不相交，如图9(a)所示为不相交，如图9(b)所示为相交。
因此，在两个线段是平行的情况下，还可以结合其他条件进行线段间是否相交的判断。
具体可以包括：若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积等于0，确定所述位置关系是所述非目标线段与所述目标线段平行；若所述位置关系是平行，确定所述第二向量向所述第一向量上的第一投影值，以及确定所述第三向量向所述第一向量上的第二投影值；若所述第一投影值和所述第二投影值中的至少一项位于预设范围之内，确定所述第一线段与所述第二线段是相交的；其中，所述预设范围是大于等于0且小于等于所述第一向量的长度的范围。
其中，以目标线段为线段AB为例，可以判断端点C和端点D是否落入线段AB的范围内，若端点C和端点D中的任一项落入线段AB的范围，则判断两者是相交的。关于不相交，是任一条线段的任一个端点均不落入另一条线段的范围内，比如，端点C和端点D均不落入线段AB的范围，且，端点A和端点B均不落入线段CD的范围，则确定线段AB和线段CD是不相交的。
针对某个端点(如端点C或端点D)是否落入线段AB的范围，可以采用投影法。
以判断端点C是否落入线段AB的范围为例，可以计算
Figure BDA0004074954880000131
向/>
Figure BDA0004074954880000132
的投影值(第一投影值)，若该投影值位于/>
Figure BDA0004074954880000133
范围内，/>
Figure BDA0004074954880000134
是向量/>
Figure BDA0004074954880000135
的长度，则表明端点C落入线段AB的范围内，否则，若该投影值位于/>
Figure BDA0004074954880000136
范围之外，表明端点C未落入线段AB的范围内。
第一投影值的计算公式是：
Figure BDA0004074954880000137
是位于/>
Figure BDA0004074954880000138
范围内的值。
其中，
Figure BDA0004074954880000139
是向量/>
Figure BDA00040749548800001310
的长度，θ是向量/>
Figure BDA00040749548800001311
与向量/>
Figure BDA00040749548800001312
之间的夹角，长度和夹角可以根据相关点的位置坐标计算得到。
本实施例中，在向量间的叉乘等于0时，进一步基于投影值确定线段间的相交关系，可以提高相交关系的准确度。
304、基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
其中，若主车形状中的任一条线段与障碍物的膨胀后形状中的任一条线段均不相交，则确定主车与障碍物不发生碰撞；或者，若主车形状中的至少一条线段与障碍物的膨胀后形状中的至少一条线段相交，则确定主车与障碍物发生碰撞。
图10是根据本公开第三实施例的示意图，本实施例提供一种碰撞检测装置，该装置1000包括：获取模块1001、膨胀模块1002、检测模块1003和确定模块1004。
获取模块1001用于获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；膨胀模块1002用于对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；检测模块1003用于针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；确定模块1004用于基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
本实施例中，基于主车形状对应的第一线段与障碍物形状对应的第二线段的相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系，由于不需要向特定参考线投影，也就避免了特定参考线的局限性，从而可以提高碰撞检测的准确度；另外，通过对障碍物形状进行膨胀处理，可以针对障碍物的边界预留一定的空间距离，保证主车行驶的安全性。
一些实施例中，所述检测模块1003进一步用于：针对目标线段，检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系；基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系；其中，所述目标线段是所述第一线段和所述第二线段中的任一条线段，所述非目标线段是所述第一线段和所述第二线段中除了所述目标线段之外的另一条线段。
本实施例中，可以基于非目标线段的两个端点与目标线段的位置关系，确定线段间的相交关系，可以将线段间的相交关系转换为线段的两个端点与另一条线段的位置关系，便于相交关系的计算。
一些实施例中，所述检测模块1003进一步用于：若所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧，确定所述相交关系是所述第一线段与所述第二线段不相交。
本实施例中，若任一条线段的两个端点均位于另一条线段的同一侧，可以确定出两条线段是不相交的，提高计算效率。
一些实施例中，所述检测模块1003进一步用于：针对第一端点，构建第一向量、第二向量和第三向量；其中，所述第一向量是所述第一端点指向第二端点的向量，所述第二向量是所述第一端点指向第三端点的向量，所述第三向量是所述第一端点指向第四端点的向量，所述第一端点和所述第二端点是所述目标线段的两个端点，所述第三端点和所述第四端点是所述非目标线段的两个端点；确定所述第一向量和所述第二向量的第一叉乘值，以及，所述第一向量和所述第三向量的第二叉乘值；若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积大于0，确定所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧。
本实施例中，基于向量间的叉乘关系，可以高效地确定出两个端点是否位于线段的同一侧。
一些实施例中，所述检测模块1003还用于：若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积等于0，确定所述位置关系是所述非目标线段与所述目标线段平行；相应地，所述确定模块1004进一步用于：若所述位置关系是平行，确定所述第二向量向所述第一向量上的第一投影值，以及确定所述第三向量向所述第一向量上的第二投影值；若所述第一投影值和所述第二投影值中的至少一项位于预设范围之内，确定所述第一线段与所述第二线段是相交的；其中，所述预设范围是大于等于0且小于等于所述第一向量的长度的范围。
本实施例中，在向量间的叉乘等于0时，进一步基于投影值确定线段间的相交关系，可以提高相交关系的准确度。
可以理解的是，本公开实施例中，不同实施例中的相同或相似内容可以相互参考。
可以理解的是，本公开实施例中的“第一”、“第二”等只是用于区分，不表示重要程度高低、时序先后等。
本公开的技术方案中，所涉及的用户个人信息的收集、存储、使用、加工、传输、提供和公开等处理，均符合相关法律法规的规定，且不违背公序良俗。
根据本公开的实施例，如图11所示，本公开还提供了一种自动驾驶车辆1100，该自动驾驶车辆1100包括电子设备1101。关于电子设备1101的说明可以参见后续实施例。
根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备、一种可读存储介质和一种计算机程序产品。
图12示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备1200的示意性框图。电子设备1200旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备1200还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字助理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。
如图12所示，电子设备1200包括计算单元1201，其可以根据存储在只读存储器(ROM)1202中的计算机程序或者从存储单元12012加载到随机访问存储器(RAM)1203中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 1203中，还可存储电子设备1200操作所需的各种程序和数据。计算单元1201、ROM 1202以及RAM 1203通过总线1204彼此相连。输入/输出(I/O)接口1205也连接至总线1204。
电子设备1200中的多个部件连接至I/O接口1205，包括：输入单元1206，例如键盘、鼠标等；输出单元1207，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元1208，例如磁盘、光盘等；以及通信单元1209，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元1209允许电子设备1200通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
计算单元1201可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元1201的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元1201执行上文所描述的各个方法和处理，例如碰撞检测方法。例如，在一些实施例中，碰撞检测方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元1208。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM1202和/或通信单元1209而被载入和/或安装到电子设备1200上。当计算机程序加载到RAM 1203并由计算单元1201执行时，可以执行上文描述的碰撞检测方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元1201可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行碰撞检测方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程负载均衡装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务("Virtual Private Server"，或简称"VPS")中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。服务器也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (16)

1.一种碰撞检测方法，包括：
获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；
对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；
针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；
基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，包括：
针对目标线段，检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系；
基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系；
其中，所述目标线段是所述第一线段和所述第二线段中的任一条线段，所述非目标线段是所述第一线段和所述第二线段中除了所述目标线段之外的另一条线段。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，包括：
若所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧，确定所述相交关系是所述第一线段与所述第二线段不相交。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系，包括：
针对第一端点，构建第一向量、第二向量和第三向量；其中，所述第一向量是所述第一端点指向第二端点的向量，所述第二向量是所述第一端点指向第三端点的向量，所述第三向量是所述第一端点指向第四端点的向量，所述第一端点和所述第二端点是所述目标线段的两个端点，所述第三端点和所述第四端点是所述非目标线段的两个端点；
确定所述第一向量和所述第二向量的第一叉乘值，以及，所述第一向量和所述第三向量的第二叉乘值；
若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积大于0，确定所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，
所述检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系，还包括：
若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积等于0，确定所述位置关系是所述非目标线段与所述目标线段平行；
相应地，所述基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，包括：
若所述位置关系是平行，确定所述第二向量向所述第一向量上的第一投影值，以及确定所述第三向量向所述第一向量上的第二投影值；
若所述第一投影值和所述第二投影值中的至少一项位于预设范围之内，确定所述第一线段与所述第二线段是相交的；其中，所述预设范围是大于等于0且小于等于所述第一向量的长度的范围。
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中，所述对障碍物的形状进行膨胀处理，包括：
针对所述障碍物的形状上的目标位置点，基于预设的膨胀宽度和所述目标位置点对应的相邻两条线段的夹角，确定第一膨胀距离；
若所述第一膨胀距离小于等于预设值，确定所述目标位置点对应一个膨胀后的位置点，并基于所述第一膨胀距离确定所述一个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差；或者，
若所述第一膨胀距离大于预设值，确定所述目标位置点对应两个膨胀后的位置点，基于所述膨胀宽度确定第二膨胀距离，并基于所述第二膨胀距离确定每个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差。
7.一种碰撞检测装置，包括：
获取模块，用于获取主车形状和障碍物形状，所述主车形状包括多条线段；
膨胀模块，用于对所述障碍物形状进行膨胀处理，以获得膨胀后形状，所述膨胀后形状包括多条线段；
检测模块，用于针对第一线段和第二线段，检测所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系，所述第一线段是所述主车形状中的任一条线段，所述第二线段是所述膨胀后形状中的任一条线段；
确定模块，用于基于所述相交关系，确定主车与障碍物之间的碰撞关系。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述检测模块进一步用于：
针对目标线段，检测非目标线段的两个端点与所述目标线段的位置关系；
基于所述位置关系，确定所述第一线段与所述第二线段之间的相交关系；
其中，所述目标线段是所述第一线段和所述第二线段中的任一条线段，所述非目标线段是所述第一线段和所述第二线段中除了所述目标线段之外的另一条线段。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述检测模块进一步用于：
若所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧，确定所述相交关系是所述第一线段与所述第二线段不相交。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述检测模块进一步用于：
针对第一端点，构建第一向量、第二向量和第三向量；其中，所述第一向量是所述第一端点指向第二端点的向量，所述第二向量是所述第一端点指向第三端点的向量，所述第三向量是所述第一端点指向第四端点的向量，所述第一端点和所述第二端点是所述目标线段的两个端点，所述第三端点和所述第四端点是所述非目标线段的两个端点；
确定所述第一向量和所述第二向量的第一叉乘值，以及，所述第一向量和所述第三向量的第二叉乘值；
若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积大于0，确定所述位置关系是所述非目标线段的两个端点均位于所述目标线段的同一侧。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，
所述检测模块还用于：若所述第一叉乘值与所述第二叉乘值的乘积等于0，确定所述位置关系是所述非目标线段与所述目标线段平行；
相应地，所述确定模块进一步用于：
若所述位置关系是平行，确定所述第二向量向所述第一向量上的第一投影值，以及确定所述第三向量向所述第一向量上的第二投影值；
若所述第一投影值和所述第二投影值中的至少一项位于预设范围之内，确定所述第一线段与所述第二线段是相交的；其中，所述预设范围是大于等于0且小于等于所述第一向量的长度的范围。
12.根据权利要求7-11任一项所述的装置，其中，所述膨胀模块进一步用于：
针对所述障碍物的形状上的目标位置点，基于预设的膨胀宽度和所述目标位置点对应的相邻两条线段的夹角，确定第一膨胀距离；
若所述第一膨胀距离小于等于预设值，确定所述目标位置点对应一个膨胀后的位置点，并基于所述第一膨胀距离确定所述一个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差；或者，
若所述第一膨胀距离大于预设值，确定所述目标位置点对应两个膨胀后的位置点，基于所述膨胀宽度确定第二膨胀距离，并基于所述第二膨胀距离确定每个膨胀后的位置点相对于所述目标位置点的位置偏差。
13.一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-6中任一项所述的方法。
14.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行根据权利要求1-6中任一项所述的方法。
15.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任一项所述的方法。
16.一种自动驾驶车辆，包括：如权利要求13所述的电子设备。
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