CN117037099A - 视觉感知地物特征描述子构建方法、系统、介质及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种视觉感知地物特征描述子构建方法、系统、介质及设备，其方法包括以下步骤：获取车体下预设范围内的地物信息；构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子；结合感知系统获取的地物语义信息、空间位置信息坐标及空间拓扑关系，增加感知数据的维度，即便在感知精度不足和地物不丰富的场景下，也能够提升感知数据的可用性。

Description

视觉感知地物特征描述子构建方法、系统、介质及设备
技术领域
本发明涉及智驾系统技术领域，特别涉及一种视觉感知地物特征描述子构建方法、系统、介质及设备。
背景技术
智驾系统中的感知模块获取地物的语义特征和空间位置信息，并应用到导航定位、规划控制等任务中，但由于环境因素和模型精度的影响，感知地物的类别、形状大小、空间位置等不一定均能够满足智驾系统要求，特别是当地物不丰富的场景时，如何充分利用感知地物的信息，提升数据的利用率，是保障智驾系统中对应任务顺利完成而亟待解决的问题。
发明内容
本发明的提供一种视觉感知地物特征描述子构建方法、系统、介质及设备，结合感知系统获取的地物语义信息、空间位置信息坐标及空间拓扑关系，增加感知数据的维度，即便在感知精度不足和地物不丰富的场景下，也能够提升感知数据的可用性。
第一方面，提供一种视觉感知地物特征描述子构建方法，包括以下步骤：
获取车体下预设范围内的地物信息；
构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；
根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
根据第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述“计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角”步骤，具体包括以下步骤：
将车体下预设范围划分成预设大小的网格；
根据车体下预设范围内每个地物的坐标值，逐个将地物划分到对应网格中；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角。
根据第一方面的第一种可能的实现方式中，在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的欧式距离为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标之间的欧式距离；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算待测地物坐标与检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标之间的平均欧式距离。
根据第一方面的第一种可能的实现方式中，在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的夹角为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标在车体坐标系中所形成的的夹角；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标的中心点坐标，并计算待测地物坐标与所述中心点坐标在车体坐标系中所形成的夹角。
根据第一方面，在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述“根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量”步骤，具体包括以下步骤：
将每个地物对应的欧式距离和夹角依次记录至预设长度向量中，得到每个地物的空间拓扑关系向量。
根据第一方面，在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述“根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子”步骤，具体包括以下步骤：
依次将每个地物对应的地物信息、地物坐标及空间拓扑关系向量对应串联起来，构建地物特征描述子。
第二方面，提供了一种视觉感知地物特征描述子构建系统，包括：
获取模块，用于获取车体下预设范围内的地物信息；
坐标模块，与所述获取模块通信连接，用于构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
计算模块，与所述坐标模块通信连接，用于计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；以及，
特征描述子构建模块，与所述获取模块、所述坐标模块及所述计算模块通信连接，用于根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
第三方面，提供了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，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的视觉感知地物特征描述子构建方法。
第四方面，提供了一种电子设备，包括存储介质、处理器以及存储在所述存储介质中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如上述所述的视觉感知地物特征描述子构建方法。
与现有技术相比，本发明的优点如下：通过结合感知系统获取的地物语义信息、空间位置信息-地物坐标，并通过进一步挖掘获得地物的空间拓扑关系，增加感知数据的维度，即便在感知精度不足和地物不丰富的场景下，也能够充分利用地物语义、空间位置、全局拓扑关系，提升感知数据的可用性。
附图说明
图1是本发明一种视觉感知地物特征描述子构建方法的一实施例的流程示意图；
图2是本发明一种视觉感知地物特征描述子构建方法的又一实施例的流程示意图；
图3是本发明的一种视觉感知地物特征描述子构建系统的结构示意图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的具体实施例，在附图中例示了本发明的例子。尽管将结合具体实施例描述本发明，但将理解，不是想要将本发明限于所述的实施例。相反，想要覆盖由所附权利要求限定的在本发明的精神和范围内包括的变更、修改和等价物。应注意，这里描述的方法步骤都可以由任何功能块或功能布置来实现，且任何功能块或功能布置可被实现为物理实体或逻辑实体、或者两者的组合。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
注意：接下来要介绍的示例仅是一个具体的例子，而不作为限制本发明的实施例必须为如下具体的步骤、数值、条件、数据、顺序等等。本领域技术人员可以通过阅读本说明书来运用本发明的构思来构造本说明书中未提到的更多实施例。
参见图1所示，本发明实施例提供一种视觉感知地物特征描述子构建方法，包括以下步骤：
S100，获取车体下预设范围内的地物信息；
S200，构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
S300，计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；
S400，根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
具体地，本实施例中，S100，获取车体下实时视觉感知的地物信息，仅保留车体系下车体长M*宽N范围内地物；提取M*N米范围内每一个地物的颜色、类别、形状、面积等信息存放到感知地物列表中。
S200，构建车体坐标系，坐标轴以车体为中心，横轴与车体前进方向垂直，纵轴与车体前进方向平行，横轴右为正，左为负，纵轴前为正，后为负，后续计算的角度以车体前进方向为起始，顺时针为正，逆时针为负。
本发明提出了一种视觉感知地物特征描述子构建方法，结合感知系统获取的地物语义信息、空间位置信息-地物坐标，并通过进一步挖掘获得地物的空间拓扑关系，增加感知数据的维度，即便在感知精度不足和地物不丰富的场景下，也能够充分利用地物语义、空间位置、全局拓扑关系，提升感知数据的可用性。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S300，计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角”步骤，具体包括以下步骤：
将车体下预设范围划分成预设大小的网格；
根据车体下预设范围内每个地物的坐标值，逐个将地物划分到对应网格中；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角。
具体地，本实施例中，在车体坐标系中将车体下预设范围构建M*N大小的空间分布矩阵-网格，矩阵初始为0阵；并逐个判断每一个地物在车体坐标系下的坐标，如果地物x坐标在(m-1,m)之间，y坐标在(n-1,n)之间，那么空间分布矩阵的第m行n列则加1；m的取值范围是[1,M]，m可以是其中任意一个值，n同理。
如下表(一)为网格中的每个地物分布位置；
注明，假设探测到车体预设范围内存在20个地物，则将20个地物逐一划分到对应网格中。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的欧式距离为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标之间的欧式距离；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算待测地物坐标与检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标之间的平均欧式距离。
具体地，本实施例中，同时参见上述表(一)所示，以地物①举例，计算网格中①与其它网格中②...之间的欧式距离如下：
1、网格中的第二个单元格存在两个地物②③，dis1为①到②之间的欧氏距离，dis2为①到③之间的欧氏距离，那么平均欧式距离为：dis＝(dis1+dis2)/2。
2、网格中的第三个单元格不存在地物，则此时的欧式距离为0。
3、网格中的第四个单元格存在一个地物④，则dis为①到④之间的欧氏距离。
4、按照上述计算方式计算①与剩余单元格中地物之间的欧氏距离。
地物②...对应的欧式距离结果也同上述步骤一致，在此不做赘述。
需要说明的是，针对两个地物坐标之间的欧氏距离，计算公式如下：
地物A坐标为(xA,yA)，地物B(此地物B可为除了地物A的在车体坐标系下的任何其它地物为(xB,yB)，那么两者之间的欧式距离就是
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的夹角为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标在车体坐标系中所形成的的夹角；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标的中心点坐标，并计算待测地物坐标与所述中心点坐标在车体坐标系中所形成的夹角。
具体地，本实施例中，当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标的中心点坐标如下：
因此在上述定义的车体坐标系中可得到地物A与所述中心点坐标在车体坐标系中所形成的夹角，公式如下：
其中，地物A的坐标为(xA,yA)，中心点坐标为(xc,yc)。
同样的，地物①...对应的夹角结果也同上述欧氏距离计算步骤一致，在此不做赘述。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S300，根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量”步骤，具体包括以下步骤：
S330，将每个地物对应的欧式距离和夹角依次记录至预设长度向量中，得到每个地物的空间拓扑关系向量。
具体地，本实施例中，每个地物对应的欧式距离和夹角依次记录到2*M*N长度的向量中，得到每一个地物的空间拓扑关系向量。
优选地，在本申请另外的实施例中，所述“S400，根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子”步骤，具体包括以下步骤：
依次将每个地物对应的地物信息、地物坐标及空间拓扑关系向量对应串联起来，构建地物特征描述子。
具体地，本实施例中，将地物A的颜色、类别、形状、面积、车体坐标系下的坐标及空间拓扑关系向量串联对应起来。
将地物B的颜色、类别、形状、面积、车体坐标系下的坐标及空间拓扑关系向量串联对应起来。
因此按照上述方式对每一个地物进行信息串联即可构建地物特征描述子。
同时参见图2所示，本发明实施例提供的一种视觉感知地物特征描述子构建方法，包括以下步骤：
1、保留车体系下车体长M*宽N范围内地物，并提取长M*宽N范围内的地物语义信息；
2、构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标(空间位置信息)；
3、在车体坐标系中构建M*N大小的空间分布矩阵，并计算每个地物对应的欧式距离和夹角；
4、获取每个地物的空间拓扑关系向量；
5、根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
同时参见图3所示，本发明实施例提供的一种视觉感知地物特征描述子构建系统，包括：
获取模块，用于获取车体下预设范围内的地物信息；
坐标模块，与所述获取模块通信连接，用于构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
计算模块，与所述坐标模块通信连接，用于计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；以及，
特征描述子构建模块，与所述获取模块、所述坐标模块及所述计算模块通信连接，用于根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
因此，本发明提出了一种视觉感知地物特征描述子构建系统，结合感知系统获取的地物语义信息、空间位置信息-地物坐标，并通过进一步挖掘获得地物的空间拓扑关系，增加感知数据的维度，即便在感知精度不足和地物不丰富的场景下，也能够充分利用地物语义、空间位置、全局拓扑关系，提升感知数据的可用性。
具体的，本实施例与上述方法实施例一一对应，各个模块的功能在相应的方法实施例中已经进行详细说明，因此不再一一赘述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法的所有方法步骤或部分方法步骤。
本发明实现上述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-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器上储存有在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述方法中的所有方法步骤或部分方法步骤。
所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器是计算机装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个计算机装置的各个部分。
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，实现计算机装置的各种功能。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(例如声音播放功能、图像播放功能等)；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(例如音频数据、视频数据等)。此外，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(SmartMedia Card，SMC)，安全数字(SecureDigital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、服务器或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、服务器和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取车体下预设范围内的地物信息；
构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；
根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
2.如权利要求1所述的视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，所述“计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角”步骤，具体包括以下步骤：
将车体下预设范围划分成预设大小的网格；
根据车体下预设范围内每个地物的坐标值，逐个将地物划分到对应网格中；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离；
计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角。
3.如权利要求2所述的视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的欧式距离”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的欧式距离为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标之间的欧式距离；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算待测地物坐标与检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标之间的平均欧式距离。
4.如权利要求2所述的视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，所述“计算网格中每一个地物坐标与网格中其它地物坐标的夹角”步骤，具体包括以下步骤：
设网格中的其中一个地物坐标为待测地物坐标；
当检测到网格的其它单元格中不存在地物时，则待测地物坐标与未检测到地物的单元格之间的夹角为零；
当检测到网格的其它单元格中存在一个地物时，则计算待测地物坐标与检测到一个地物的单元格中的一个地物坐标在车体坐标系中所形成的的夹角；
当检测到网格的其它单元格中存在多个地物时，则计算检测到多个地物的单元格中的多个地物坐标的中心点坐标，并计算待测地物坐标与所述中心点坐标在车体坐标系中所形成的夹角。
5.如权利要求1所述的视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，所述“根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量”步骤，具体包括以下步骤：
将每个地物对应的欧式距离和夹角依次记录至预设长度向量中，得到每个地物的空间拓扑关系向量。
6.如权利要求1所述的视觉感知地物特征描述子构建方法，其特征在于，所述“根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子”步骤，具体包括以下步骤：
依次将每个地物对应的地物信息、地物坐标及空间拓扑关系向量对应串联起来，构建地物特征描述子。
7.一种视觉感知地物特征描述子构建系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车体下预设范围内的地物信息；
坐标模块，与所述获取模块通信连接，用于构建车体坐标系，根据所述车体坐标系得到各地物坐标；
计算模块，与所述坐标模块通信连接，用于计算每个地物坐标与车体下预设范围内的其它地物坐标之间的欧式距离和夹角，并根据每个地物对应的欧式距离和夹角获得每个地物的空间拓扑关系向量；以及，
特征描述子构建模块，与所述获取模块、所述坐标模块及所述计算模块通信连接，用于根据所述地物信息、各地物坐标及每个地物的空间拓扑关系向量，构建地物特征描述子。
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，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的视觉感知地物特征描述子构建方法。
9.一种电子设备，包括存储介质、处理器以及存储在所述存储介质中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的视觉感知地物特征描述子构建方法。
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