[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

说明书

本发明涉及一种基于激光网格的道路地面三维特征采集方法及装置，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。本发明提出采用立体视觉和激光栅格投影相结合的方法实时获取地面的地形特征，为自动驾驶或者辅助驾驶中路径规划与决策提供实时数据，及时躲避道路坑洞、障碍等危险，极大的提高驾驶安全性。

技术领域

本发明属于智能服务系统领域，涉及汽车驾驶设备，尤其是一种基于激光网格的道路地面三维特征采集方法及装置。

背景技术

道路环境感知技术是实现自动驾驶的“眼睛”，也是获取车辆及其周围环境信息，进行路径规划与计算的基础。它利用车辆搭载的传感器对周围的行车环境信息进行数据采集，为自动驾驶或者辅助驾驶的路径规划提供决策依据，保障行车安全。

目前使用的环境感知传感器主要包括激光雷达、机器视觉相机、毫米波雷达、超声波雷达等。其中具有激光雷达反应速度快、探测距离远、精度较高，是目前已知的环境感知方案中测量精度较高的解决方案，但是其制造工艺复杂，成本高昂，难以推广应用。与激光雷达相比，机器视觉相机是利用相机采集图像信息后进行分析，获得环境信息，成本较低的环境感知解决方案，具有检测信息大、价格低廉等优点。但是传统机器视觉技术在获取环境图像信息时，其相机易受光线、天气等环境的干扰，造成图像模糊，严重影响获取信息的质量。而且图像处理的复杂度高、运算量大、难以满足实时性车辆行驶时实时性的要求。毫米波雷达兼有微波制导和光电制导的优点，其穿透雾、烟、灰尘的能力强，但毫米波是重要的雷达频段，在多种场合易受干扰而且探测分辨率较低。超声波测距具有穿透性强、衰减小、反射能力强等特点，而且其成本较低，重量轻，功耗低。但超声波测距的速度较慢，且超声波具有一定的扩散角，难以准确测量方位。目前自动驾驶或者辅助驾驶领域中，其研究重点多集中在多传感器数据融合、导航规划、车辆控制等技术本身，如何针对自动驾驶的特点和要求获取环境信息感知传感器上，涉及较少。

使用双目相机采集图像后进行立体匹配，获取深度信息实现三维重建，是一个经典环境感知方法。在确定好两个相机之间的距离后，对两个相机的内外参数进行标定，依靠相似三角形定理可以获得采集图像的深度信息实现三维重建。立体匹配是双目视觉系统进行三维重建的关键，但是在汽车行驶过程中，路况复杂、天气、光线多变，相机受到外界环境干扰过大，采集到的图像存在大量无效信息和噪声，增加了图像立体匹配的难度，整个三维重建的运算量非常大，算法复杂度高，难以满足车辆自动驾驶过程中的对于实时性的要求。因此普通基于双目相机的立体视觉技术往往只能作为激光雷达的辅助测量技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种使用便捷、易于交互的基于激光网格的道路地面三维特征采集方法及装置。

本发明采用的技术方案是：

一种基于激光网格的道路地面三维特征采集装置，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。

而且，所述两个相机与激光栅格生成器之间的距离可对应调整。

而且，基于激光网格的道路地面三维特征采集装置的使用方法步骤是：

(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；