[发明专利]一种基于激光网格的道路地面三维特征采集方法及装置

权利要求书

1.一种基于激光网格的道路地面三维特征采集装置，其特征在于：包括壳体，在壳体内安装有两个相机、一个激光栅格生成器以及中央控制处理系统，其中两个相机对称设置在激光栅格生成器的左、右两侧的壳体位置上，激光栅格生成器与两个相机光轴平行，激光栅格生成器和双目相机都由中央控制模块控制，相机的图像信号由链路通信传送到中央控制处理模块中。

2.根据权利要求1所述的基于激光网格的道路地面三维特征采集装置，其特征在于：所述两个相机与激光栅格生成器之间的距离可对应调整。

3.一种如权利要求1所述的基于激光网格的道路地面三维特征采集装置的使用方法，其特征在于：其步骤是：

(1)以激光栅格生成器中心为坐标原点建立坐标系，支架为X轴、相机光轴为Y轴、Z轴垂直于地面，经过标定后，确定左、右相机的坐标位置；

(2)系统开始工作时，处于初始状态，激光栅格生成器发出激光栅格在地面上形成激光栅格投影区域，在待测量地面上形成一块明亮的“激光网格”，相对于背景亮度突出，该网格就是相机检测时的标准参照物；

(3)测量过程开始时，在中央控制处理系统驱动下，激光栅格控制器向地面投射激光栅格，在地面上形成一块明亮的“激光栅格”区域；同时给左、右相机发出触发信号，通知其分别采集一帧图像，生成相互关联的左、右两幅图像，传送至中央处理系统中，开始检测；

(4)中央处理系统收到左、右两幅相关图像后，开始进行检测，首先检测左图像。对图像进行滤波、去燥处理后，对根据图像亮度分布对其进行二值化处理。由于激光栅格所在位置为图像中的最亮区域，作为前景图像，置为“1”；其他部分亮度远低于光栅所在位置，作为背景，置为“0”。对二值化后的图像安装激光栅格的几何特征进行三维重建，获得激光栅格在图像中的位置参数；

(5)以和左图同样方法处理右图，获得激光栅格在右图中的位置参数；

(6)根据左图和右图中激光栅格的位置参数，以及左右相机之间距离，即可根据激光栅格的几何参数信息进行三维重建计算，获取激光栅格映射区域的三维信息；

(7)获取激光栅格投影区域对应的三维信息后，融合后即可得到映射地面的三维信息。该信息通过高速通讯链路，发送给自动驾驶或辅助驾驶单元，用于路径规划和导航。

4.一种如权利要求3所述的基于激光网格的道路地面三维特征采集装置在汽车驾驶中的应用，其特征在于：将基于激光网格的道路地面三维特征采集装置固装于汽车的前端大灯或者保险杠位置，调整使其Y轴沿着车辆的纵向轴线方向；X轴为车辆横向方向；Z轴垂直于地面。调整激光栅格的映射区域面积，使其覆盖待行驶的前方道路区域。

5.根据权利要求4所述的基于激光网格的道路地面三维特征采集装置在汽车驾驶中的应用，其特征在于：其应用方式为：

(1)调整好本装置后，中央控制处理系统进行初始化，配置相关参数，测试通讯链路、左右相机、激光栅格发生器等是否正常；

(2)一切正常后，收到自动驾驶控制系统等发送来的开始工作命令后，本装置开始工作；

(3)中央控制系统给激光栅格发生器发送指令，控制其在预定位置投射激光栅格，投影到被测量道路上作为识别标识；

(4)中央控制处理系统分别给左、右相机发送触发信号，分别采集左图和右图两帧图像，并把图像传递到中央控制处理系统中；

(5)在中央控制处理系统中分别对左图和右图进行处理，进行处理。对图像进行滤波、去噪处理后，进行二值化处理，然后计算获得激光栅格在图像中的位置参数；

(6)根据左图和右图中激光栅格对应点的位置信息，以及左右相机之间距离，即可按照激光栅格几何参数信息的进行三维重建计算，获取激光栅格投影区域的三维地形曲线信息；

(7)把该曲线信息通过高速通讯链路，发送给自动驾驶或辅助驾驶控制单元，用于路径规划和导航；

(8)汽车运行过程中，本装置持续的进行计算与重建工作，即可把道路地形信息源源不断的发送给自动驾驶控制单元，控制车辆按照规划的路径安全行驶。