[发明专利]估计路面高度形状的方法和系统

说明书

技术领域

本发明通常涉及图像处理领域，且更具体地涉及基于立体视觉的视差图来估计路面高度形状的技术。

背景技术

如今，随着图像处理技术的不断深化发展，人们已经不能满足于仅反映物体的平面视觉的二维图像了，人们已经越来越注意到还能反映物体的远近、凸凹和深浅的立体感的立体视觉、例如3D/三维技术，并研究和产生了诸多应用。

人的左右眼在观察物体时存在视差，这一发现奠定了双目立体视觉的理论基础。双目立体视觉是由不同位置的两台摄像机(所谓双目摄像机)或者一台摄像机经过移动或旋转拍摄同一场景，通过各种算法匹配出相应像点，从而计算出该像点的视差并生成视差图，然后基于三角测量原理恢复该像点的深度（距离）信息。该双目立体视觉计算像点的视差图的计算和生成已经是本领域技术中公知的，其详细算法和过程在此不赘述。

这种立体视觉的应用范围非常广泛，诸如三维电影、基于三维技术的道路检测、行人检测、自动驾驶等等应用。

而随着对机动车的自动化要求的不断提高，能够感知可靠的立体道路环境的立体视觉应用对于车辆的安全辅助/自主驾驶十分重要，尤其是对于环境远复杂于高速公路、乡间道路的城市道路。如何能够更准确地且高效地检测出道路本身以及道路的高度等各种参数已经成为研究的重点。如果能够准确地得到道路的包括高度的各种参数，则可以通过这些参数来获得更为广泛的应用，例如位于道路上某处的行人、车辆或建筑物的实际高度计算等等。

已知的技术也对道路的检测提出了一些解决方案。例如，下面列出两篇相关文献：

相关文献1：题为“A Complete U-V-Disparity Study for Stereovision Based 3D Driving Environment Analysis”，作者为Zhencheng Hu,Francisco Lamosa,Keiichi U chimura，Kumamoto University于Proceedings of the 5th international Conference on 3-D Digital Imaging and Modeling刊登的,日期为2005年6月13日。

相关文献2：发明人为Nakano的于2009年2月12日在美国专利局公开的题为“Image Processing Apparatus and Method”的美国专利申请公开号US2009/0041337A1。

其中，相关文献1描述了一种基于立体视觉的道路场景分析算法，其先从原始视差图中构造V视差图，然后通过对整个V视差图进行一系列运算来区分道路平面、非道路区域、障碍物等。由于通常道路场景包括了行人、建筑物、道路、障碍物等等对象而变得非常复杂，因此对整个V视差图进行运算的计算量极大，且这种运算非常容易受到道路场景中各个对象的影响而导致道路检测错误。

而相关文献2描述了一种基于三维信息检测道路标线的算法。其只适用于有清晰的道路标线的场景，例如标线清晰的高速公路等，然而对于无道路标线或道路标线不清楚的道路、例如乡间道路、某些城市道路和某些高速公路、国道、省道等等则无法进行准确且高效的道路检测。

因此，需要一种能够准确且高效地针对各种道路进行路面高度检测和估计的解决方案。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种在道路场景中估计路面高度形状的方法，包括：获得道路场景的视差图；基于所述视差图检测路面感兴趣区；基于所述路面感兴趣区确定多个路面感兴趣点；以及基于所述多个路面感兴趣点来估计路面高度形状。

优选地，所述基于所述视差图检测路面感兴趣区的步骤可以包括：选取所述视差图的下部视差图；对所述下部视差图进行二值化以得到二值图；对所述二值图进行形态学腐蚀；选择在形态学腐蚀后的图像中的预定部分中设置一个或多个种子；基于所述一个或多个种子进行区域生长；将区域生长后得到的区块作为路面感兴趣区。

优选地，所述预定部分可以覆盖路面的一部分但不超出路面边界。

优选地，所述预定部分可以位于图像的中下方。

优选地，基于所述路面感兴趣区确定多个路面感兴趣点的步骤可以包括：对所述路面感兴趣区进行后处理；将经过后处理的路面感兴趣区和所述视差图的交集作为所述多个路面感兴趣点。