CN118172440A - 一种车道线拟合方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车道线拟合方法、装置、设备及存储介质。车道线拟合方法包括：基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于二阶导数，在车道线型点集合中确定分段点；拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。本发明实施例的技术方案，提升拟合车道线的准确性和平滑性。

Description

一种车道线拟合方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及自动驾驶技术领域，尤其涉及一种车道线拟合方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

高精矢量地图是高阶辅助驾驶中的标配产品，为车辆的规划控制、定位导航以及环境感知提供强有力的支撑。

车道线是高精矢量地图中的重要元素，在使用高精矢量地图时，车道线的精度、连续性和平滑性都十分重要。

常用的拟合车道线方式为采用三次曲线进行拟合，但在复杂场景下，可能存在无法用一条三次曲线拟合整条车道线的情况。如何保证拟合车道线的准确性和平滑性得到自动驾驶从业者的关注。

发明内容

本发明提供了一种车道线拟合方法、装置、设备及存储介质，以保证拟合车道线的准确性和平滑性。

根据本发明的一方面，提供了一种车道线拟合方法，包括：

基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；

根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点；

拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；

对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

根据本发明的另一方面，提供了一种车道线拟合装置，包括：

型点集合获取模块，用于基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；

分段点确定模块，用于根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点；

初始车道线拟合模块，用于拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；

最终车道线确定模块，用于对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

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计算机程序，所述计算机程序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本发明任一实施例所述的车道线拟合方法。

根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的车道线拟合方法。

本发明实施例的技术方案，根据车道线型点的二阶导数在车道线型点集合中确定分段点，并在相邻分段点之间进行曲线拟合，实现基于车道线的斜率变化率对车道线进行分段拟合，可以提高车道线拟合准确度，并且对拟合后的初始车道线进行平滑处理，还可以使得车道线平滑连续，更加贴合实际环境。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明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

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例一提供的一种车道线拟合方法的流程图；

图2a是根据本发明实施例二提供的一种车道线拟合方法的流程图；

图2b是根据本发明实施例二中车道线型点集合中包含错误点的示意图；

图2c是根据本发明实施例二中在车道线型点集合中剔除错误点的示意图；

图2d是根据本发明实施例二中车道线分段的示意图；

图3a是根据本发明实施例三提供的一种车道线拟合方法的流程图；

图3b是根据本发明实施例三中车道线拟合的流程图；

图3c是根据本发明实施例三中坐标转换的示意图；

图4是根据本发明实施例四提供的一种车道线拟合装置的结构示意图；

图5是实现本发明实施例五的车道线拟合方法的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

图1为本发明实施例一提供了一种车道线拟合方法的流程图，本实施例可适用于将车道线分段进行拟合的情况，该方法可以由车道线拟合装置来执行，该车道线拟合装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该车道线拟合装置可配置于各种通用计算设备中。如图1所示，该方法包括：

S110、基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合。

车辆位姿信息用于表示车辆的位置和姿态，车辆位姿信息包括车辆的位置信息和姿态信息。示例性的，车辆位姿信息可以是通过车辆中的定位装置获取得到车辆所在位置的经度、维度以及车辆航向角等。

本发明实施例中，根据车辆位姿信息，通过电子地平线提供者(ElectronicHorizon Provider，简称EHP)从地图数据库抽取车辆所在车道的多个车道线型点。具体的，EHP在车辆所在车道内，以车辆当前所在位置为起点，沿车辆行进方向获取设定距离内的多个车道线型点，构成车道线型点集合。

EHP在地图数据库中抽取的车道线型点均在地理坐标系下，为便于后续数据处理，需要将抽取的车道线型点由地理坐标系映射到车身坐标系下。具体的，可以先将车道线型点由地理坐标系映射到高斯坐标系下，进而将车道线型点由高斯坐标系映射到车身坐标系下。

在一个具体的例子中，根据车辆当前的位置和姿态信息，通过EHP在地图数据库中获取车辆位置前方，即以车辆当前位置为起点沿车辆行进方向，获取一定距离(例如，1000米)内的多个车道线型点，构成车道线型点集合。进一步的，将地理坐标系下的车道线型点，映射到车身坐标系下，得到车身坐标系下的车道线型点集合，便于后续数据拟合处理。

值得注意的是，地图数据库中原始车道线型点数据可能存在异常点，为保证车道线拟合准确度，在得到车身坐标系下的车道线型点集合后，可以剔除其中所包含的异常值。例如，采用随机样本一致(Random Sample Consensus，简称RANSAC)算法，剔除车道线型点集合中的异常点。

S120、根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于二阶导数，在车道线型点集合中确定分段点。

在车道线复杂的情况下，会出现整条车道线无法用一条三次曲线描述的情况。为了提高车道线拟合的精确度，对车道线进行分段拟合。

本发明实施例中，根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数。进而基于二阶导数，在车道线型点集合中确定若干分段点，以将车道线分为多段，每两个相邻分段点之间拟合一段车道线。具体的，依次提取车道线型点作为当前车道线型点，根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，获取当前车道线型点前后两个相邻车道线型点。进一步的，计算三个车道线型点中相邻两个车道线型点的斜率，进而计算斜率变化率作为当前车道线型点的二阶导数。

进一步的，将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较，如果二阶导数大于设定阈值，则表示车道线在当前车道线型点位置的曲率变化较大。为了保证此处车道线拟合的准确度，将当前车道线型点作为分段点。基于多个分段点，将车道线分割为多段。基于车道线型点的二阶导数进行分段，可以在直线路段少分段，曲线路段多分段，保证曲线拟合效率的同时，提高曲线路段的拟合准确度。

在一个具体的例子中，车道线型点集合中依次包括A、B和C三个车道线型点，在B点作为当前车道线型点时，分别计算AB段斜率和BC段斜率，进而计算两个斜率之间的变化率，作为B点的二阶导数。进而将二阶导数与设定阈值比对，若大于阈值，则将B点作为分段点。

S130、拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线。

本发明实施例中，基于相邻分段点之间的车道线型点以及相邻两个分段点，拟合相邻分段点之间的曲线作为初始车道线。具体的，可以采用矩阵分解的方式进行曲线拟合，得到初始车道线；矩阵分解的方式拟合的曲线可能存在较大误差，因此，还可以采用最小二乘法进行曲线拟合，得到初始车道线。直接用最小二乘法进行曲线拟合，计算量大，另外容易陷入局部最优。因此，还可以先采用矩阵分解的方式进行曲线拟合，得到初步曲线系数，进而采用最小二乘法对拟合的曲线的初步曲线系数进行调节，得到初始车道线，在提高计算效率的同时，避免陷入局部最优。

S140、对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

在S130中已经对每一段车道线分别进行拟合，在分段拟合过程中，仅考虑每一段内车道线的准确率，并没有考虑整条车道的连续性和平滑性。如果出现段与段之间不是平滑过渡的情况，会影响用户体验。

本发明实施例中，在对每一分段车道线进行分别拟合得到多段初始车道线后，基于全局优化的思想，进一步对初始车道线进行优化，使得段与段之间平滑过渡。

具体的，可以计算每一段初始车道线在分段点处的一阶导数和二阶导数，针对同一分段点在两段不同初始车道线中一阶导数的差值和二阶导数的差值，采用最小二乘法优化初始车道线的曲线系数，得到优化后的最终车道线。

还可以是在以当前分段点为端点的两个车道线中，分别计算该分段点的二阶导数，并求取二阶导数平均值。在二阶导数平均值小于K1或者等于的情况下，认为该处的斜率变化率较小，出现拟合错误的几率较小，此时为了降低计算量，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数作为优化指标参数；在二阶导数平均值大于K1且小于K2(K2>K1)的情况下，认为该处斜率变化率较大，出现拟合错误的几率较大，则将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数作为优化指标参数；在二阶导数平均值等于或者大于K2的情况下，认为该处斜率变化率很大，出现两端初始车道线不平滑过渡的几率较大，则将当前分段点所连接两段初始车道线中的二阶导数作为优化指标参数。最终，基于每个分段点的优化指标参数，采用最小二乘法进行优化，得到优化后的最终车道线。

本发明实施例的技术方案，根据车道线型点的二阶导数在车道线型点集合中确定分段点，并在相邻分段点之间进行曲线拟合，实现基于车道线的斜率变化率对车道线进行分段拟合，可以提高车道线拟合准确度，并且对拟合后的初始车道线进行平滑处理，还可以使得车道线平滑连续，更加贴合实际环境。

实施例二

图2a为本发明实施例二提供的一种车道线拟合方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进一步细化，提供了基于二阶导数，在车道线型点集合中确定分段点的具体步骤，以及拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线的具体步骤。如图2a所示，该方法包括：

S210、基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合。

S220、采用随机样本一致RANSAC算法，对车道线型点集合中的错误点进行剔除。

本发明实施例中，如图2b所示，S210中获取的车道线型点集合中可能存在影响车道线拟合准确度的错误点。为了保证车道线拟合准确度，在车道线拟合之前，采用随机样本一致(Random Sample Consensus,简称RANSAC)算法，将车道线型点结合中的错误点进行剔除，得到如图2c所示的车道线型点集合。

S230、根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数。

S240、依次在车道线型点集合中提取车道线型点作为当前车道线型点，并将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较。

本发明实施例中，依次将车道线型点集合中车道线型点提取出来作为当前车道线型点，进而将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较，以确定车道线在当前车道线型点处的斜率变化率，从而根据斜率变化率适应性调节对车道线的分段方式。

S250、在当前车道线型点的二阶导数大于设定阈值的情况下，确定当前车道线型点为分段点。

本发明实施例中，如果当前车道线型点的二阶导数大于设定阈值，则表明车道线在当前车道线型点处斜率的变化率较大，容易出现拟合错误。为减少拟合错误，将当前车道线型点作为分段点，对车道线进行分段。在二阶导数大于阈值的车道线型点处分段，可以实现直线路段少分段，曲线路段多分段的效果，从而提升直线路段的拟合效率，同时提高曲线路段拟合准确度。

S260、通过矩阵分解方式拟合相邻分段点之间的曲线，得到初始曲线。

本发明实施例中，在对车道线进行分段后，通过矩阵分解的方式，基于相邻分段点以及相邻分段点之间的其他车道线型点，拟合相邻车道线之间的曲线，得到初始曲线。

S270、采用最小二乘法，对初始曲线进行调整，得到初始车道线。

本发明实施例中，在S260中得到初始曲线的基础上，为提高拟合准确度，进一步采用最小二乘法，对初始曲线进行调整，得到初始车道线。具体的，基于最小二乘法，优化初始曲线中的曲线系数，使得车道线型点集合中车道线型点的实际值与计算值之间误差的平方和最小。通过最小二乘法的二次调整，提高每一段初始车道线的拟合准确度。

如图2d所示，在车道线型点集合中，M点和N点的二阶导数大于设定阈值，则将其作为分段点，将车道线分为PM段，MN段和NQ段分别拟合，得到初始车道线。

S280、对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

本发明实施例的技术方案，在获取车身坐标系下的车道线型点集合后，采用RANSAC算法，对车道线型点集合中的错误点进行剔除，可以避免错误点对于车道线拟合的影响，将二阶导数大于设定阈值的车道线型点作为分段点，实现直线路段少分段，曲线路段多分段，在降低计算量的同时提高曲线路段拟合准确度，并且针对每一段车道线在采用矩阵分解方式拟合后，继续用最小二乘法进行调整，在减少拟合计算量的同时，可以避免拟合的曲线系数陷入局部最优，进一步提高拟合车道线的准确度。

实施例三

图3a为本发明实施例三提供的一种车道线拟合方法的流程图，本实施例在上述实施例的基础上进一步细化，提供了基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合的具体步骤，以及对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线的具体步骤。如图3a所示，该方法包括：

S310、在车辆所在车道内，以车辆当前位置为起点，沿车辆行进方向获取设定距离内地理坐标系下的车道线型点。

本发明实施例中，车道拟合流程如图3b所示，在车辆所在车道内，通过EHP在地图数据库中，以车辆当前位置为起点，沿车辆行进方向获取设定距离内地理坐标系下的车道线型点。示例性的，在车辆所在车道内，沿车辆行进方向，获取车辆前方1000米内的多个车道线型点用于拟合车道线。

S320、确定地理坐标系下车道线型点所属目标地图网格，并依据目标地图网格所关联坐标转换数值，将地理坐标系下的车道线型点映射到高斯坐标系下；

其中，坐标转换数值通过将地球纬度进行划分得到多个地图网格，并基于地图网格的经纬度坐标计算得到。

本发明实施例总，在抽取到地理坐标系下的车道线型点后，为便于后续计算，需要将地理坐标系下的车道线型点映射到车身坐标系下。但由于地图数据的发送和计算频率较高，且车道线型点的数量很大，为提高计算效率，需要加快坐标转换的速率。由于经纬度坐标下的坐标转换矩阵(经纬度坐标转换为高斯坐标的坐标转换矩阵)只与纬度有关，为了加快坐标转化，预先对地球进行网格划分。例如，针对北半球，把北纬0度到90度划分为256等份，每一份的坐标点预先计算处坐标转换数值(即该点在高斯坐标系下的坐标值)。

具体如图3c所示，当需要计算在A点和B点之间的X点的坐标转换值时，根据X点到A点和B点的距离比例计算出X点的坐标值即(X-A)/a＝(B-A)/(a+b)，其中，A表示A点在高斯坐标系下的坐标值，B表示B点在高斯坐标系下的坐标值，a表示X点到A点的距离，b表示X点到B点的距离。由此可以得到X点在高斯坐标系下的坐标值。采用上述查字典的方式，可以提高坐标转换效率，进而提升车道线拟合效率。

S330、基于车辆位姿信息，将高斯坐标系下的车道线型点映射到车身坐标系下，得到车身坐标系下的车道线型点集合。

本发明实施例中，基于车辆位姿信息，建立车身坐标系，将高斯坐标系下的坐标值映射到车身坐标系下，得到车身坐标系下的车道线型点集合，这样对于大量车道线型点转到车身坐标系的计算效率大幅提高。

S340、采用随机样本一致RANSAC算法，对车道线型点集合中的错误点进行剔除。

S350、根据车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，依次在车道线型点集合中提取车道线型点作为当前车道线型点，并将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较。

S360、线型点的二阶导数大于设定阈值的情况下，确定当前车道线型点为分段点。

S370、通过矩阵分解方式拟合相邻分段点之间的曲线，得到初始曲线。

S380、采用最小二乘法，对初始曲线进行调整，得到初始车道线。

S390、遍历车道线型点集合中的分段点，在当前分段点连接的两段初始车道线中，分别计算当前分段点的一阶导数和二阶导数。

由于上述过程是对车道线进行分段拟合，在拟合过程中只考虑一段内车道线的准确性和平滑性，并未考虑段与段之间的平滑连接。因此，得到的初始车道线可能存在段与段之间过渡不平滑的情况，影响用户使用体验。本发明实施例中，继续针对段与段之间的平滑性，对初始车道线进行全局优化，使得整条车道线连续平滑。

具体的，首先遍历车道线型点集合中的分段点，依次提取出一个分段点作为当前分段点。确定以当前分段点位端点的两段初始车道线，并计算两段初始车道线在当前分段点处的一阶导数和二阶导数，用于作为优化指标参数对初始车道线进行调整。

S391、基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

本发明实施例中，基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对初始车道线进行平滑处理，的二到最终车道线。具体的，可以计算每个分段点在所连接两段车道线中一阶导数的差值，以及二阶导数的差值，进而使得全部分段点处的一阶导数差值和二阶导数差值的平方和最小，得到最终车道线。

具体的，还可以是计算分段点在所连接得到两段初始车道线中的二阶导数的均值，用于判定该分段点处的斜率变化率大小。在当前分段点的二阶导数的均值大于阈值的情况下，表明当前分段点处斜率变化率较大，需要优化该处的平滑度，因此，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的二阶导数的差值作为误差值。在当前分段点的二阶导数的均值小于阈值的情况下，表明当前分段点处斜率变化率较小，需要重点管关注拟合准确度而非平滑度，因此，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数的差值作为误差值。最终采用最小二乘法，使得各分段点处误差值的平方和最小，得到最终车道线。

可选的，基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线，包括：

遍历车道线型点集合中的分段点，计算当前分段点在所连接的两段初始车道线中二阶导数的均值，作为当前分段点的平均二阶导数；

在当前分段点的平均二阶导数小于或者等于第一数值的情况下，将所述分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

在当前分段点的平均二阶导数大于第一数值并且小于第二数值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；所述第一数值小于第二数值；

在当前分段点的平均二阶导数等于或者大于第二数据值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

基于每个分段点的优化指标参数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

本可选的实施例中，提供了一种基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线的具体方式：首先，遍历车道线型点集合中的分段点，依次将提取的分段点作为当前分段点，并计算当前分段点在所连接的两段初始车道线中二阶导数的均值，作为当前分段点的平均二阶导数。进一步的，在当前分段点的平均二阶导数小于或者等于第一数值的情况下，认为当前分段点的斜率变化率较小，出现两段之间不平滑的可能性较小，因此，将分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数作为当前分段点的优化指标参数，可以提高优化过程中的计算效率；在当前分段点的平均二阶导数大于第一数值并且小于第二数值的情况下，认为当前分段点的斜率变化率较大，需要同时考虑该处的拟合精度以及平滑度，因此将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数作为当前分段点的优化指标参数，可保证优化后车道线的准确度和平滑度；其中，第一数值小于第二数值；在当前分段点的平均二阶导数等于或者大于第二数据值的情况下，认为当前分段点的斜率变化率很大，需要重点关注当前分段点处的平滑度，因此，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的二阶导数作为当前分段点的优化指标参数，可以提高当前分段点处的平滑度。最终，基于每个分段点的优化指标参数，采用最小二乘法，对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。具体的，计算每个分段点在所连接连的两段初始车道线中优化指标参数的差值，并对这些差值求取平方和，采用最小二乘法，使得平方和最小，得到最终车道线。

在一个具体的例子中，车道线中包括分段点A、B和C，计算各分段点在所连接两段初始车道线中的平均二阶导数。其中，分段点A的平均二阶导数小于第一数值，分段点B的平均二阶导数大于第一数值且小于第二数值，分段点C的平均二阶导数大于第二数值。进一步的，计算分段点A在所连接两段初始车道线中的一阶导数，并计算两段中一阶导数差值；计算分段点B在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，并计算在两段车道线中一阶导数的差值和二阶导数的差值；计算分段点C在所连接两段初始车道线中的二阶导数，并计算两段中二阶导数的差值。最终采用最小二乘法，使得上述所有差值的平方和最小，得到优化后的最终车道线。

上述按照平均二阶导数确定需要考虑的优化指标参数来进行全局优化的方式，可以针对不同分段点处的斜率变化率，灵活调节需要考虑的优化参数，在提高计算效率的同时，保证优化后最终车道线的拟合准确度和平滑度。

本发明实施例的技术方案，通过预先对地球进行网格划分得到的地图网格，将车道线型点的坐标映射到高斯坐标系下，提高了坐标变换效率，另外，基于车道线型点集合中每个分段点在其所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，对初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线，使得各分段车道线衔接处更加平滑连续，提高用户使用体验。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种车道线拟合装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：

型点集合获取模块410，用于基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；

分段点确定模块420，用于根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点；

初始车道线拟合模块430，用于拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；

最终车道线确定模块440，用于对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

本发明实施例的技术方案，根据车道线型点的二阶导数在车道线型点集合中确定分段点，并在相邻分段点之间进行曲线拟合，实现基于车道线的斜率变化率对车道线进行分段拟合，可以提高车道线拟合准确度，并且对拟合后的初始车道线进行平滑处理，还可以使得车道线平滑连续，更加贴合实际环境。

可选的，型点集合获取模块410，具体用于：

在车辆所在车道内，以车辆当前位置为起点，沿车辆行进方向获取设定距离内地理坐标系下的车道线型点；

确定地理坐标系下车道线型点所属目标地图网格，并依据所述目标地图网格所关联坐标转换数值，将地理坐标系下的车道线型点映射到高斯坐标系下；

其中，所述坐标转换数值通过将地球纬度进行划分得到多个地图网格，并基于地图网格的经纬度坐标计算得到；

基于车辆位姿信息，将高斯坐标系下的车道线型点映射到车身坐标系下，得到车身坐标系下的车道线型点集合。

可选的，分段点确定模块420，具体用于：

依次在车道线型点集合中提取车道线型点作为当前车道线型点，并将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较；

在当前车道线型点的二阶导数大于设定阈值的情况下，确定当前车道线型点为分段点。

可选的，初始车道线拟合模块430，具体用于：

通过矩阵分解方式拟合相邻分段点之间的曲线，得到初始曲线；

采用最小二乘法，对所述初始曲线进行调整，得到所述初始车道线。

可选的，最终车道线确定模块440，包括：

导数计算单元，用于遍历车道线型点集合中的分段点，在当前分段点连接的两段初始车道线中，分别计算当前分段点的一阶导数和二阶导数；

最终车道线确定单元，用于基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

可选的，最终车道线确定单元，具体用于：

遍历车道线型点集合中的分段点，计算当前分段点在所连接的两段初始车道线中二阶导数的均值，作为当前分段点的平均二阶导数；

在当前分段点的平均二阶导数小于或者等于第一数值的情况下，将所述分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

在当前分段点的平均二阶导数大于第一数值并且小于第二数值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；所述第一数值小于第二数值；

在当前分段点的平均二阶导数等于或者大于第二数据值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

基于每个分段点的优化指标参数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

可选的，车道线拟合装置，还包括：

错误点剔除模块，用于在根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数之前，采用随机样本一致RANSAC算法，对所述车道线型点集合中的错误点进行剔除。

本发明实施例所提供的车道线拟合装置可执行本发明任意实施例所提供的车道线拟合方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

图5示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备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、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)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/或者要求的本发明的实现。

如图5所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。

电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10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。

处理器11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。处理器11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处理器、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。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如车道线拟合方法。

在一些实施例中，车道线拟合方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的车道线拟合方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行车道线拟合方法。

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)、芯片上系统的系统(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。

用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序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。

在本发明的上下文中，计算机可读存储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计算机程序。计算机可读存储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。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。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，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：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电子设备。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)、区块链网络和互联网。

计算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服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。

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，本发明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，只要能够实现本发明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，并不构成对本发明保护范围的限制。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。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车道线拟合方法，其特征在于，包括：

基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；

根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点；

拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；

对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合，包括：

在车辆所在车道内，以车辆当前位置为起点，沿车辆行进方向获取设定距离内地理坐标系下的车道线型点；

确定地理坐标系下车道线型点所属目标地图网格，并依据所述目标地图网格所关联坐标转换数值，将地理坐标系下的车道线型点映射到高斯坐标系下；

其中，所述坐标转换数值通过将地球纬度进行划分得到多个地图网格，并基于地图网格的经纬度坐标计算得到；

基于车辆位姿信息，将高斯坐标系下的车道线型点映射到车身坐标系下，得到车身坐标系下的车道线型点集合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点，包括：

依次在车道线型点集合中提取车道线型点作为当前车道线型点，并将当前车道线型点的二阶导数与设定阈值进行比较；

在当前车道线型点的二阶导数大于设定阈值的情况下，确定当前车道线型点为分段点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线，包括：

通过矩阵分解方式拟合相邻分段点之间的曲线，得到初始曲线；

采用最小二乘法，对所述初始曲线进行调整，得到所述初始车道线。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线，包括：

遍历车道线型点集合中的分段点，在当前分段点连接的两段初始车道线中，分别计算当前分段点的一阶导数和二阶导数；

基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于每个分段点在所连接的两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线，包括：

遍历车道线型点集合中的分段点，计算当前分段点在所连接的两段初始车道线中二阶导数的均值，作为当前分段点的平均二阶导数；

在当前分段点的平均二阶导数小于或者等于第一数值的情况下，将所述分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

在当前分段点的平均二阶导数大于第一数值并且小于第二数值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的一阶导数和二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；所述第一数值小于第二数值；

在当前分段点的平均二阶导数等于或者大于第二数据值的情况下，将当前分段点在所连接两段初始车道线中的二阶导数作为当前分段点的优化指标参数；

基于每个分段点的优化指标参数，采用最小二乘法，对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

7.根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于，在根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数之前，还包括：

采用随机样本一致RANSAC算法，对所述车道线型点集合中的错误点进行剔除。

8.一种车道线拟合装置，其特征在于，包括：

型点集合获取模块，用于基于车辆位姿信息，获取车身坐标系下的车道线型点集合；

分段点确定模块，用于根据所述车道线型点集合中车道线型点的排列顺序，确定每个车道线型点的二阶导数，并基于所述二阶导数，在所述车道线型点集合中确定分段点；

初始车道线拟合模块，用于拟合相邻分段点之间的曲线，作为初始车道线；

最终车道线确定模块，用于对所述初始车道线进行平滑处理，得到最终车道线。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

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计算机程序，所述计算机程序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1-7中任一项所述的车道线拟合方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的车道线拟合方法。