[发明专利]车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法

权利要求书

1.车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，获取车载摄像头拍摄的图像；

步骤二，利用神经网络提取各条车道线像素点；

步骤三，像素点畸变矫正；

步骤四，直道/弯道判断；

步骤五，车道线平行判断与摄像头俯仰角估计；

步骤六，计算世界坐标系中的车道线方程。

2.根据权利要求1所述的车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于，所述步骤二具体为：深度神经网络用于提取车道线的语义信息，识别图像中属于各条车道线的像素点坐标。

3.根据权利要求1所述的车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于，所述步骤三具体为：利用光学镜头自身的畸变系数，对画面中的像素点坐标进行矫正，去除镜头畸变的影响。

4.根据权利要求1所述的车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于：所述步骤四采用基于曲线拟合的方法判断车道线是直道还是弯道。

5.根据权利要求4所述的车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于，所述基于曲线拟合的方法具体为：

首先，对于属于第k条车道线的图像像素(u_k,v_k)，使用P阶多项式拟合，得到拟合曲线方程：

然后，考察位于该车道线最顶端和最底端的若干像素点，利用拟合的高阶多项式，计算曲线在这些像素点所在位置的导数，如果这些点的导数方差小于预设的阈值th0，则认为该车道线是直线；否则，该车道线是曲线。

6.根据权利要求1所述的车载摄像头俯仰角及世界坐标系中的车道线方程估计方法，其特征在于，当车道为两车道时，所述步骤五具体包括：

步骤5.1，假设真实世界中的车道线l₁和l₂满足3阶曲线方程，而且两者平行，即假设世界坐标系中的车道线点(x,y)满足如下方程：

经过相机成像模型的透射变化之后，可以证明，在不考虑摄像头畸变时，画面中的像素点位置可以用二阶双曲线方程表示，即

其中，v′₁＝v₁-c_y，v′₂＝v₂-c_y，u′₁＝u₁-c_x，u′₁＝u₁-c_x，c_x和c_y分别为摄像头正前方无穷远处的物体在画面中的成像位置；

步骤5.2，分别对上两式两侧求取倒数，计算p₁₁和p₁₂，并重新代入上式，可以获得如下关系：

其中，一阶倒数和可以利用上述P阶多项式拟合直接计算获得；

步骤5.3，对于一个给定的参数c_y，通过最小二乘法或者最小均方算法，计算最优的参数q＝(p₀,p₂,p₃)，使得联合拟合误差达到最小，并记录其拟合误差，具体计算公式为：

其中，N₁和N₂分别是属于车道线和的像素个数，i₁和i₂是像素索引，Err(q,c_y)即为拟合误差。

由于c_y是一个随车辆在行驶过程中的俯仰角动态变化的参数，当c_y与当前画面对应的车辆俯仰角真实值对应时，误差达到最小，此时的为最优估计，可以用下式表示：

步骤5.4，分析利用上述方法获得的最小拟合误差Err_min，如果Err_min小于预设的阈值th1，则认为车道线平行的假设成立，和是有效的，并通过下式来计算摄像头俯仰角：

其中，c_y0为摄像头光心对应的像素纵坐标，F为摄像头焦距。