一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统 |
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申请号 | CN201610429990.X | 申请日 | 2016-06-16 | 公开(公告)号 | CN106114623A | 公开(公告)日 | 2016-11-16 |
申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 张旭培; 江浩斌; 马世典; 沈峥楠; 李臣旭; 叶浩; 尹晨辉; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统,包括泊车 控制器 模 块 、全景图模块、中控大屏、电源模块;全景图模块包括三个高清摄像头、核心CPU和存储单元,三个高清摄像头分别安装在 汽车 两侧 后视镜 下方及后牌照架上、分别从左侧、右侧和后面拍摄高清图片;核心CPU将采集的图片合成一张全景图,发送至泊车控制器;泊车控制器将全景图通过CAN总线送至中控大屏;并判断驾驶员手绘的泊车路径是否满足最小 转弯半径 ,若不满足则调整成 最小转弯半径 的弧线,并生成全过程 姿态 阴影轨迹图;中控大屏显示三个图层,分别是全景图、手绘泊车路径及全过程姿态阴影图。本发明通过中控大屏在人类视觉监控下,保证了泊车过程的安全性及可靠性。 | ||||||
权利要求 | 1.一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法,其特征在于,包括如下步骤: |
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说明书全文 | 一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统技术领域[0001] 本发明涉及自动泊车技术领域,具体涉及一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统。 背景技术[0002] 随着科技的快速发展,早已成为人们主要交通工具的汽车越来越来智能化。 [0003] 由于市场需求和技术发展,自动泊车技术的应用越来越普遍,但当前自动泊车技术还存在很多问题。例如自动泊车技术核心之一是路径规划,在路径规划方面,目前的自动泊车技术靠内置的处理器来计算路径,但是由于当前道路的复杂性和处理器的不确定性,一旦处理器路径规划稍有偏差,同时人类视觉又无法看到具体的泊车路径,就会出现交通事故。现有的大部分泊车系统采用设定的固定几种泊车库,无法自适应任意情况下的车位,而大脑可以。泊车车位图像采集模块,大部分采用内置路径库,导致有些车位不在路径库里,就不进行泊车的失误。而人的大脑可以判断任何的车位进行泊车。 [0004] 鉴于上述情况,有必要提供一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统。 发明内容[0005] 本发明提出了一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统。把规划路径算法换成人脑规划,一是减少成本,二是任何精妙的算法都没有人脑精妙,增加可靠性。该方法中路径规划由人手来完成,且路径是否合理由人类视觉判断。本发明解决了由于处理器未发现库位带来的失误或路径规划错误带来的安全事故。 [0006] 为了实现上述目的,本发明的技术方案如下: [0007] 一种基于人类视觉的自动泊车路径规划方法,包括如下步骤: [0008] 步骤1,利用摄像头拍摄车辆所处环境的图像,并合成一张全景图作为图层1,通过中控大屏显示; [0009] 步骤2,在发现停车位时,驾驶员人手以车辆后轴中心点为起始点,在中控大屏上绘制后轴中心点至泊车位的泊车原始路径L1,作为图层2在中控大屏显示; [0010] 步骤3,由控制器根据三次样条插值计算该原始路径L1曲线的曲率来判断是否满足在最小转弯半径下的后轴中心点的最大曲率;若某段曲线不满足,则进行路径曲率调整,得到新的泊车轨迹,由新的泊车轨迹生成图层3为整车泊车全过程姿态阴影轨迹图。 [0011] 进一步,步骤1中所述拍摄的图像包括车辆左侧、右侧和后方的环境图像,所述合成图像采用随机抽样一致性算法。 [0012] 进一步,步骤3的实现包括如下: [0013] 首先由三次样条插值计算出原曲线公式:将曲线L1分成n段,每段的节点坐标依次为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)......(xn,yn); [0014] a.计算步长hi=xi+1-xi;(i=0,1,...,n-1); [0015] b.将数据节点坐标和m0=0,mn=0带入三次样条插值公式;m0=0,mn=0表示曲线在首末端点的二阶导数为0; [0016] c.解矩阵方程,求得二次微分值mi。 [0017] d.计算样条曲线的系数: [0018] ai=yi [0019] [0020] [0021] [0022] 其中i=0,1,...,n-1; [0023] e.在每个子区间xi≤x≤xi+1中,创建曲线方程: [0024] gi(x)=ai+bi(x-xi)+ci(x-xi)2+di(x-xi)3; [0025] 然后根据曲率公式判断曲线是否满足最大曲率,若不满足最大曲率,则需要调整,将未调整的曲线用实线表示,取3个定点P0、P1、P2,由二次方贝塞尔曲线追踪调整得到某段新的曲线,用虚线表示。 [0026] 进一步,所述3个定点P0、P1、P2的选取方法为:P0和P2是曲线L1某弧段的两个节点,P1选取在原曲线在P0和P2处切线的交点。 [0027] 为了实现上述方法,本发明还提出了一种基于人类视觉的自动泊车路径规划系统,包括泊车控制器模块、全景图模块、中控大屏、电源模块;所述泊车控制器模块分别连接所述全景图模块及所述中控大屏,所述电源模块与所述泊车控制器模块、所述全景图模块和所述中控大屏相连,提供工作电压; [0028] 所述全景图模块包括三个高清摄像头、核心CPU和存储单元,三个高清摄像头分别安装在汽车两侧后视镜下方及后牌照架上;三个高清摄像头分别从左侧、右侧和后面拍摄高清图片;核心CPU将三个高清摄像头采集的图片合成一张全景图,并发送至所述泊车控制器;所述存储单元用于暂存全景图和接收来自泊车控制器的指令; [0029] 所述泊车控制器模块用于将全景图通过CAN总线发送至中控大屏;并判断驾驶员人手绘制在中控大屏上的泊车路径是否满足最小转弯半径,若不满足则调整成最小转弯半径的弧线,并生成基于泊车路径的全过程姿态阴影轨迹图; [0030] 所述中控大屏用于显示三个图层,分别是全景图作为图层1、手绘泊车路径作为图层2及全过程姿态阴影图作为图层3。 [0031] 进一步,所述泊车控制器采用车载ECU,所述核心CPU采用单片机实现。 [0032] 本发明的有益效果: [0033] (1)本发明结合高清摄像头、MCU、中控大屏为各种不同车位泊车提供新的路径规划方法,提高了城市停车位的利用率。 [0034] (2)本发明中泊车过程通过中控大屏在人类视觉的监控下,保证了泊车过程的安全性及可靠性,提高了驾驶员对自动泊车的信赖感。 [0036] 图1是本发明实施例中基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统的模块示意图。 [0037] 图2是中控大屏显示的作为图层1的泊车全景图。 [0038] 图3是中控大屏显示的作为图层2的L1叠加在图层1上的影像。 [0039] 图4是基于最小转弯半径的路径调整图。 [0040] 图5是中控大屏显示的图层3。 [0041] 图6是三个高清摄像头的位置示意图。 具体实施方式[0042] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步说明,需要指出的是,下面仅以一种最优化的技术方案对本发明的技术方案及设计原理进行阐述,但本发明的保护范围并不限于此。 [0043] 如图1所示,本发明所述的一种基于人类视觉的自动泊车路径规划系统,包括泊车控制器模块、全景图模块、中控大屏、电源模块;所述泊车控制器模块连接全景图模块及中控大屏,所述电源模块均与泊车控制器模块、全景图模块和中控大屏相连; [0044] 全景图模块包括三个高清摄像头、核心CPU和存储单元,三个高清摄像头分别安装在汽车两侧后视镜下方及后牌照架上。三个高清摄像头分别从左侧、右侧和后面拍摄高清图片;核心CPU将三个高清摄像头采集的图片合成一张全景图,并发送至泊车控制器。所述核心CPU在本发明实施例中采用单片机实现。 [0045] 泊车控制器模块用于将全景图通过CAN发送至中控大屏,判断人手画路径是否满足最小转弯半径,若不满足则调整成最小转弯半径的弧线,并生成基于泊车路径的全过程姿态阴影图。泊车控制器在本发明实施例中采用车载ECU实现。 [0046] 中控大屏用于显示三个图层,分别是全景图作为图层1、手画路径L1作为图层2及全过程姿态阴影图作为图层3。 [0047] 图2为中控大屏显示的作为图层1的泊车全景图,驾驶员在A点发现可能的停车位,开启自动泊车功能。车辆由A点到行驶到B点,装在1、2、3位置的三个摄像头一直开着,到达B点时,控制器根据计算机视觉技术中的随机抽样一致性算法(RANSAC算法)应用于点匹配的原理,合成一张虚线框中的全景图。虚线框中的合成全景图为中控大屏显示的图层1。 [0048] 图3为人手在中控大屏上画泊车路径L1(中控大屏的图层2),人手以后轴中心点为起始点,绘制后轴中心点的泊车路径原始路径L1。 [0049] 图4为路径调整图,由控制器根据三次样条插值计算该原始泊车路径曲线的曲率来判断是否满足在最小转弯半径下的后轴中心点的最大曲率。若某段弧不满足,则由控制器进行路径调整。实线为某段弧不满足最大曲率,需调整为最大曲率的虚线。具体调整方法如下: [0050] 首先由三次样条插值计算出原曲线公式: [0051] 将曲线L1分成n段,每段的坐标依次为(x0,y0),(x1,y1),(x2,y2)......(xn,yn); [0052] a.计算步长hi=xi+1-xi;(i=0,1,...,n-1); [0053] b.将数据节点坐标和m0=0,mn=0带入三次样条插值公式;m0=0,mn=0表示曲线在首末端点的二阶导数为0; [0054] c.解矩阵方程,求得二次微分值mi。 [0055] d.计算样条曲线的系数: [0056] ai=yi [0057] [0058] [0059] [0060] 其中i=0,1,...,n-1; [0061] e.在每个子区间xi≤x≤xi+1中,创建方程 [0062] gi(x)=ai+bi(x-xi)+ci(x-xi)2+di(x-xi)3 [0063] 然后根据曲率公式判断曲线是否满足最大曲率。不满足最大曲率,则需要调整。实线为未调整曲线,取3个定点P0、P1、P2,由二次方贝塞尔曲线追踪得到某段新的曲线。 [0064] 所述3个定点P0、P1、P2的选取方法为:P0和P2是曲线L1某弧段的两个节点,P1选取在原曲线在P0和P2处切线的交点。所述的二次方贝塞尔曲线公式为: [0065] B(t)=(1-t)2P0+2t(1-t)P1+t2P2,t∈[0,1]; [0066] 由实线调整成虚线只需将P1点调整到P3点即可。 [0067] 图5为中控大屏显示的图层3,为中控大屏显示以图层2的后轴中心路径为基线的整车全过程姿态阴影区域。 [0068] 图6为三个高清摄像头位置示意图。分别安装在汽车两侧后视镜下方及后牌照架上;三个高清摄像头分别从左侧、右侧和后面拍摄高清图片。 [0069] 综上所述,本发明基于人类视觉的自动泊车路径规划方法及系统利用基于三个高清摄像头的全景图为基础工况,以人手画路径为第二图层,驾驶员视觉判断路径的合理性。提高了系统对复杂环境的适应性,提高了路径的主观和客观的可靠性,缓解泊车困难又不会大幅度增加成本。 [0070] 所述实施例为针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所为的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。 |