[发明专利]一种无人驾驶车辆隧道内姿态检测方法

说明书

本发明涉及无人驾驶车辆技术领域，尤其是一种无人驾驶车辆隧道内姿态检测方法，通过机器视觉的方式检测水平激光线在地面的投影，间接计算车辆与左右隧道壁的距离以及车辆纵轴与道路中心线的夹角，本发明方法容易实施，不受外界环境干扰，且可靠性和精度较高。

技术领域

本发明涉及无人驾驶车辆技术领域，尤其是一种无人驾驶车辆隧道内姿态检测方法。

背景技术

无人驾驶车辆在空旷露天场所行驶时，可以通过卫星定位装置获取姿态信息。但是当车辆行驶到隧道内时，没有了卫星信号，无法准确获取车辆的位姿。在这种情况下，极易出现碰撞事故；目前常规的做法是通过激光雷达测量车辆距离隧道左右壁的距离来近似判断车辆的位置，但是车辆纵轴与道路中心线的相对夹角无法准确检测，缺少该参数，无法提前预估车辆的状态，同样有可能导致事故的发生。

为了能够在隧道内准确检测车辆的姿态（包括车辆纵轴与道路中心线夹角和车辆距离左右隧道壁的距离），本发明采用水平激光仪向隧道壁投射水平和垂直两道白色激光线作为标记，通过机器视觉的方式检测水平激光线在地面的投影，间接计算车辆与左右隧道壁的距离以及车辆纵轴与道路中心线的夹角，本发明方法容易实施，不受外界环境干扰，且可靠性和精度较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有车辆纵轴与道路中心线的相对夹角无法准确检测，缺少该参数，无法提前预估车辆的状态，同样有可能导致事故的发生问题，本发明提供了一种无人驾驶车辆隧道内姿态检测方法，通过机器视觉的方式检测水平激光线在地面的投影，间接计算车辆与左右隧道壁的距离以及车辆纵轴与道路中心线的夹角。本发明方法容易实施，不受外界环境干扰，且可靠性和精度较高，有效解决了上述问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无人驾驶车辆隧道内姿态检测方法，包括如下步骤，

（1）将相机安装于车头正上方，拍摄方向为水平向前；

（2）将水平激光仪安装于车辆顶部几何中心，向左前方的隧道壁上投射出两条十字交叉的水平和垂直激光线；

（3）调整两条激光线的位置，使相机能够拍摄到两条激光线的交点；

（4）通过相机采集RGB图像，利用相机自带工具生成视差图；

（5）对RGB图像进行直线霍夫变换，在图像空间中检测水平激光线和垂直激光线，得到其直线方程，并计算出交点O的图像坐标；

（6）在图像空间中，在水平激光线上任取一点A，在垂直激光线上任取一点B；

（7）将O点、A点和B点的图像坐标代入视差图，通过视差图换算出O点的三维空间坐标P_O、A点的三维空间坐标P_A和B点的三维空间坐标P_B，该空间坐标的原点在相机主镜头光心，水平向右为x轴正方向，水平向前为y轴正方向，垂直向上为z轴正方向；

（8）连接P_O和P_B，得到直线P_OP_B的三维空间方程；

（9）将直线P_OP_B分别沿x、y、z轴旋转，使其完全垂直于xy平面，得到旋转矩阵T；

（10）为了消除误差，将P_A和P_O分别用旋转矩阵T进行校正，得到校正后的空间点为P^’_A=T×P_A，P^’_O=T×P_O；