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基于柵格地圖中激光數(shù)據(jù)與單目相機(jī)數(shù)據(jù)融合的車輛環(huán)境感知技術(shù)研究

先進(jìn)的輔助駕駛系統(tǒng)需要強(qiáng)大的環(huán)境感知與建模，許多車輛的環(huán)境感知系統(tǒng)基于柵格地圖。本文基于柵格地圖在車輛環(huán)境感知技術(shù)研究中將激光數(shù)據(jù)與單目相機(jī)數(shù)據(jù)融合。

首先介紹了經(jīng)典的柵格地圖，柵格地圖法是將車輛周圍的區(qū)域分為若干個(gè)獨(dú)立的小單元，稱為柵格。依據(jù)傳感器接受的信息對(duì)每個(gè)柵格的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。常見的柵格地圖類型為占用柵格地圖和對(duì)象柵格地圖。使用柵格地圖的主要目的是進(jìn)行駕駛路徑檢測(cè)和區(qū)分道路靜物與動(dòng)物。建立柵格地圖的方法分為3個(gè)步驟：位置估計(jì)、逆映射傳感器建模和融合。位置估計(jì)指對(duì)車輛相對(duì)位置和傳感器位置的估計(jì)，常用基于轉(zhuǎn)向角速度和速度的推算法或者基于高精度差分全球定位系統(tǒng)的絕對(duì)位置測(cè)量法。逆映射傳感器建模指建立計(jì)算柵格狀態(tài)的函數(shù)，利用該函數(shù)對(duì)激光數(shù)據(jù)或者單目相機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得出柵格狀態(tài)。融合是指對(duì)某一個(gè)柵格狀態(tài)進(jìn)行多種多次測(cè)量時(shí)，這些測(cè)量結(jié)果需要按照一定的規(guī)則融合，常用規(guī)則為貝葉斯公式和Dempster-Shafer證據(jù)理論，文中選擇Dempster-Shafer證據(jù)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。簡要概述了Dempster-Shafer證據(jù)理論，給出了利用Dempster-Shafer證據(jù)理論進(jìn)行數(shù)據(jù)融合建立柵格地圖的表達(dá)式。之后給出使用激光測(cè)距數(shù)據(jù)建立占用柵格地圖和使用單目相機(jī)獲得圖像數(shù)據(jù)建立對(duì)象柵格地圖的過程。再之后給出一種新的數(shù)據(jù)融合架構(gòu)，該架構(gòu)可分為一個(gè)自我運(yùn)動(dòng)評(píng)估模塊和一個(gè)柵格映射模塊。自我運(yùn)動(dòng)評(píng)估模塊用來估測(cè)車輛的俯仰角、速度、橫擺角等。柵格映射模塊使用自我運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊的數(shù)據(jù)，計(jì)算相應(yīng)小柵格的占用柵格地圖值和對(duì)象柵格地圖值，利用Dempster-Shafer證據(jù)理論將這兩者值進(jìn)行融合。新提出的數(shù)據(jù)融合架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)感知系統(tǒng)功能進(jìn)行擴(kuò)展時(shí)只需更改單個(gè)模塊或傳感器，而不需要改變整個(gè)系統(tǒng)，且每個(gè)柵格都能反映出較多的環(huán)境信息。最后利用真實(shí)數(shù)據(jù)對(duì)所提出方法進(jìn)行評(píng)估、驗(yàn)證，但所提出的方法是建立二維柵格地圖，下一步將擴(kuò)展到立體柵格地圖的建立。

Dominik Nuss et al. 17th International Conference on Information Fusion, Salamance- July 07- 10, 2015.

編譯：王維