[发明专利]一种自动驾驶中基于可变网格的图像特征检测的车辆纵向定位系统及方法

权利要求书

1.一种基于可变网格的图像特征检测在自动驾驶中的车辆纵向定位系统，其特征在于：该系统按照功能模块划分包括高精度导航系统、双目摄像机、图像预处理器、目标检测器、目标跟踪器和目标距离计算器；

高精度导航系统，用于实时进行地图检索并根据车体当前位置向目标检测器发送车体行进前方的出现或将要出现的目标物的名称ID，并根据特定目标距离对高精度导航进行纵向距离矫正；

双目摄像机，包括左目摄像机和右目摄像机，用于实时采集车辆行进前方视频图像，并输出给图像处理器进行预处理；

图像预处理器，用于根据双目摄像机标定的内外参数进行双目摄像机采集图像的畸变矫正、极线约束校正、图像的灰度化，以及图像的分发工作；

目标检测器，用于接收到高精度导航系统发送来的特定目标物名称ID，对图像预处理器分发的灰度图像中左目图像进行基于可变网格的图像特征匹配工作，并离线生成的目标物可变网格特征文件；所述可变网格是指自动驾驶车辆距离同一个目标物不同距离时，采集的图像序列所生成的网格具有不同的网格尺寸；

目标跟踪器，用于根据图像预处理器输入的图像以及目标检测器检测到的特定目标物的检测矩形框，完成基于图像区域的跟踪操作，将特定目标区域图像及其邻域部分图像作为卷积模板，在随后的图像帧中判断整幅输入的新场景图像中卷积响应最高的区域，再用最高响应区域更新当前卷积模板；并持续输出每一帧最高响应区域作为目标的跟踪位置；

目标距离计算器，用于通过极线几何约束计算双目摄像机距离目标物的垂直方向上的距离，进而得到车体当前帧采集时与特定目标物的距离。

2.一种基于可变网格的图像特征检测在自动驾驶中的车辆纵向定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，在部署过高精度地图与GNSS+IMU系统的自动驾驶车辆上，安装前向双目摄像机，并对双目摄像机进行内外参数的标定；

S2，根据高精度地图数据库中的场景中特定目标物，结合在实际道路中运行时摄像机采集的视频帧，提取包含特定目标区域的多帧图像，构成目标物提取图像帧序列，进行目标物特征提取，制作基于可变网格的特征描述文件；所述可变网格是指自动驾驶车辆距离同一个目标物不同距离时，采集的图像序列所生成的网格具有不同的网格尺寸；

S3，在自动驾驶车辆启动准备阶段，依次完成高精度导航系统、双目摄像机、图像预处理器、目标检测器、目标跟踪器、目标距离计算器各个模块的初始化工作；

S4，在自动驾驶线上运行阶段，整套系统需要高精度导航进行检测过程的触发，需要输入系统的数据源是高精度地图中目标物的名称ID、导航中计算出的大概距离，以及双目摄像机经过预处理操作输入的图像帧序列，按照“目标物检测”-“目标物跟踪”-“目标物距离输出”的流程进行场景中特定目标物的距离输出；

S5，通过摄像机端计算输出的距离，输入至高精度导航模块，辅助执行纵向校正过程。

3.根据权利要求2所述的一种基于可变网格的图像特征检测在自动驾驶中的车辆纵向定位方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述的内外参数包括：左目摄像机相对于车身坐标系的安装位置信息，左目摄像机内参M₁、D₁，右目摄像机内参M₂、D₂，和左右目摄像机的外参R、T，其中M₁与M₂分别表示两个摄像机的焦距f_x、f_y和主点位置c_x、c_y，形式为3*3矩阵形式：D₁、D₂分别表示左右目摄像机的成像畸变系数；外部参数R、T用于描述右目摄像机的位置相对于左目摄像机的旋转角度和平移距离。

4.根据权利要求3所述的一种基于可变网格的图像特征检测在自动驾驶中的车辆纵向定位方法，其特征在于：步骤S2，进行目标物特征提取的图像，源自于左目摄像机采集的视频帧，对于特定目标物进行特征提取的视频帧按照距离车体的近、中、远采集3帧图像构成目标物提取图像帧序列。