CN109835337B

CN109835337B - 转弯控制方法、装置及自动驾驶车辆

Info

Publication number: CN109835337B
Application number: CN201910147449.3A
Authority: CN
Inventors: 郭鹏伟; 曲恒伟; 闵瑞; 赵国泰; 姜云岱
Original assignee: Beijing Hainachuan Automotive Parts Co Ltd
Current assignee: Beijing Hainachuan Automotive Parts Co Ltd
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2021-02-19
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: CN109835337A

Abstract

本发明公开了一种转弯控制方法、装置及自动驾驶车辆，其中，方法包括：获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息；根据当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向；根据车道线曲率与弯曲方向控制自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。根据本发明实施例的控制方法，可以在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性。

Description

转弯控制方法、装置及自动驾驶车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种转弯控制方法、装置及自动驾驶车辆。

背景技术

目前，许多车辆带有驾驶辅助功能，如自适应巡航、自动紧急制动等，因此这些车辆可以自动的感知车辆周围的环境，从而实时评估与前方车辆的相对距离和相对速度，并且识别车道线信息、道路标识牌信息以及车辆行人等交通环境信息，实现驾驶辅助功能。

然而，自动驾驶车辆一旦没有配备自动驾驶所需的地图，那么不能实时的对前方道路是否有弯道进行准确判断，并且也不能判断弯道的方向信息，容易影响运动路径规划，无法实现驾驶辅助功能，一旦车辆在高速时接近弯道时对车辆横向运动的控制出现过晚的情况，不但大大降低乘车舒适度，而且存在一定安全风险。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种自动驾驶车辆的转弯控制方法，该控制方法可以有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性。

本发明的第二个目的在于提出一种自动驾驶车辆的转弯控制装置。

本发明的第三个目的在于提出一种自动驾驶车辆。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种自动驾驶车辆的转弯控制方法，包括以下步骤：获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息；根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向；根据所述车道线曲率与所述弯曲方向控制所述自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。

本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法，可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

另外，根据本发明上述实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，包括：对所述当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对所述灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征；根据所述车道线特征识别出所述当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定所述车道线消隐点；识别所述车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取所述车道线消隐点的动态变化信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在获取所述动态变化信息之前，还包括：判断所述变化信息是否有效；如果有效，则根据有效的所述变化信息识别所述变化信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，包括：获取当前车道线消隐点的位置信息；根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和所述当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在所述当前弯道。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，还包括：在所述当前车道线消隐点向左移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向左；在所述当前车道线消隐点向右移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向右；根据所述连续曲线获取所述当前弯道的车道线曲率。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种自动驾驶车辆的转弯控制装置，包括：获取模块，用于获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息；识别模块，用于根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向；控制模块，用于根据所述车道线曲率与所述弯曲方向控制所述自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。

本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置，可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

另外，根据本发明上述实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述识别模块包括：提取单元，用于对所述当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对所述灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征；识别单元，用于根据所述车道线特征识别出所述当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定所述车道线消隐点；第一获取单元，用于识别所述车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取所述车道线消隐点的动态变化信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述识别模块还包括：第二获取单元，用于获取当前车道线消隐点的位置信息；第一判断单元，用于根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和所述当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在所述当前弯道。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述识别模块还包括：第二判断单元，用于在所述当前车道线消隐点向左移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向左，并且在所述当前车道线消隐点向右移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向右；第三获取单元，用于根据所述连续曲线获取所述当前弯道的车道线曲率。

为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种自动驾驶车辆，其包括上述的自动驾驶车辆的转弯控制装置。该自动驾驶车辆可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法的流程图；

图2为根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法的原理示意图；

图3为根据本发明一个具体实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法的原理示意图；

图4为根据本发明一个实施例的连续曲线的示意图；以及

图5为根据本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置的方框示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的转弯控制方法、装置及自动驾驶车辆，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的转弯控制方法。

图1是本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法的流程图。

如图1所示，该自动驾驶车辆的转弯控制方法包括以下步骤：

在步骤S101中，获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息。

在本发明的实施例中，以带有摄像头的车辆为例，如图2所示，1为摄像头，2表示车辆，3表示转弯执行机构，本发明实施例可以利用前视摄像头预测前方是否有弯道，并判断车道线曲率与弯曲方向，从而车辆在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，避免出现控制过晚的情况。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，包括：对当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征；根据车道线特征识别出当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定车道线消隐点；识别车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取车道线消隐点的动态变化信息。

具体地，如图3所示，首先，摄像头会将采集到的道路图片信息进行二值化处理，得到灰度图，并逐行对得到的灰度图进行跳变识别，以提取车道线特征，然后通过聚类将车道线识别出来，再通过卡尔曼滤波去躁，并将得到的车道线用二次方程表示出来，如如图中L1、L2和L3所示。

其次，识别出车道线后，结合结构化道路上各平行车道线在图片上交于一点，即为透视关系中的消隐点，其中，根据识别出来的相交的线，选出相交的线最多的点即为消隐点，例如图中的O点所示。

最后，可选出一个矩形，根据需要可以调整矩形的长和宽。例如，用五个像素来代表一个消隐点，其中，随着识别出的车道线的变化，消隐点也是变化的，并且随着车辆方向盘转角的变化，消隐点也会变化。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在获取动态变化信息之前，还包括：判断变化信息是否有效；如果有效，则根据有效的变化信息识别变化信息。

举例而言，如图中转机构的反馈，当方向盘转角在+/-5度之内且方向盘转角变化率小于等于5度/秒时，即可认为该转角的变化不响消隐点的选择。

在步骤S102中，根据当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向。

其中，在本发明的一个实施例中，根据动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，包括：获取当前车道线消隐点的位置信息；根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在当前弯道。

进一步地，在本发明的一个实施例中，根据动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，还包括：在当前车道线消隐点向左移动且横向值大于最大横向偏移量时，存在当前弯道，且弯曲方向为向左；在当前车道线消隐点向右移动且横向值大于最大横向偏移量时，存在当前弯道，且弯曲方向为向右；根据连续曲线获取当前弯道的车道线曲率。

具体地，首先根据消隐点的位置变化来判断前方车道是否有弯道并判断弯道的方向：

步骤1：记录当前一帧消隐点的位置，即像素的坐标。需要说明的是，可以考虑车辆会根据方向盘的左右转动来改变车辆的运行方向，可制定实验方法，例如：在长直道上，记录方向盘向左或向右在低于方向盘转角变化率小于等于5度/秒的运动时消隐点的变化范围，而此期间在横向上，消隐点会向左或向右移动，记录下移动后的像素位置信息SHO_L和SHO_R；在长直道+弯道(弯道半径R＝200米，300米，400米，500米，600米，700米，800米，900米和1000米)上，分别记录方向盘向左或向右在低于方向盘转角变化率小于等于5度/秒的运动时消隐点的变化范围，而此期间在横向上，消隐点会向左或向右移动，记录下移动后的像素位置信息MHO_LR和MHO_RR。

步骤2：根据在不同弯道半径下，消隐点在横向上的最大偏移量MHO_LR和MHO_RR，对R从200米到1000米连续变化的情况下，对得到的MHO_LR和MHO_RR进行线性插值得到连续曲线，如图4所示。

步骤3：当实际消隐点向左移动，其横向值大于SHO_L和SHO_R时，消隐点向左移动，可判断前方有弯道，且方向向左；消隐点向右移动，可判断前方有弯道，且方向向右；根据连续曲线可判定弯道半径R，即可计算出曲率F＝1/R。

在步骤S103中，根据车道线曲率与弯曲方向控制自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。

可以理解的是，在通过摄像头的数据来判断前方是否有弯道以及弯道处的曲率和弯道方向之后，可以对车辆的动态路径规划提供实时依据，可提前对车辆的执行机构如方向盘和油门刹车进行控制，从而得到很好车辆过弯的稳定性和安全性。

具体而言，在本发明的实施例中，本发明实施例可以通过前视摄像头采集的信息来识别出物体和车道线信息，由于摄像头捕捉到的图像是二维图像，车道线的延长线会汇交于一点，此点叫消隐点。另外，由于摄像头的随车振动以及道路坡度的变化等原因，消隐点是动态变化的，因此可根据消隐点的动态变化来判断前方道路是否有弯道以及弯道的方向，并且可根据车道线夹角的变化来加权判断前方道路是否有弯道，弯道的方向以及对应的曲率信息，进而可提前对车辆的执行机构如方向盘和油门刹车进行控制，从而得到很好车辆过弯的稳定性和安全性。

需要说明的是，本发明实施例对于单车道或者多车道均使用，并且整个计算和判断过程在100ms以内完成，有效满足控制需求，即当车道线检测完成，并成功检测出至少两条车道线时，本发明实施例可以对车辆横向运动进行准确和有效控制。

根据本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制方法，可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

其次参照附图描述根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的转弯控制装置。

图5是本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置的方框示意图。

如图5所示，该自动驾驶车辆的转弯控制装置10包括：获取模块100、识别模块200和控制模块300。

其中，获取模块100用于获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息。识别模块200用于根据当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向。控制模块300用于根据车道线曲率与弯曲方向控制自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。本发明实施例的控制装置10可以在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性。

进一步地，在本发明的一个实施例中，识别模块200包括：提取单元、识别单元和第一获取单元。

其中，提取单元用于对当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征。识别单元用于根据车道线特征识别出当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定车道线消隐点。第一获取单元用于识别车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取车道线消隐点的动态变化信息。

进一步地，在本发明的一个实施例中，识别模块200还包括：第二获取单元和第一判断单元。

其中，第二获取单元用于获取当前车道线消隐点的位置信息。第一判断单元用于根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在当前弯道。

进一步地，在本发明的一个实施例中，识别模块200还包括：第二判断单元和第三获取单元。

其中，第二判断单元用于在当前车道线消隐点向左移动且横向值大于最大横向偏移量时，存在当前弯道，且弯曲方向为向左，并且在所述当前车道线消隐点向右移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向右。第三获取单元，用于根据连续曲线获取当前弯道的车道线曲率。

需要说明的是，前述对自动驾驶车辆的转弯控制方法实施例的解释说明也适用于该实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置，此处不再赘述。

根据本发明实施例的自动驾驶车辆的转弯控制装置，可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

此外，本发明的实施例还提出一种自动驾驶车辆，该车辆包括上述的自动驾驶车辆的转弯控制装置。该车辆可以根据车辆前方的当前图像信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，从而在接近弯道时，对车辆横向运动进行准确控制，有效保证乘车舒适度的同时，提高车辆的安全性，有效避免在转弯时出现安全事故。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种自动驾驶车辆的转弯控制方法，其特征在于，所述方法用于单车道或者多车道的转弯控制，并且整个计算和判断过程在100ms以内完成，以满足控制需求，包括以下步骤：

获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息；

根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向；所述根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，包括：对所述当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对所述灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征，通过聚类将车道线识别出来，再通过卡尔曼滤波去躁，并将得到的车道线用二次方程表示出来；根据所述车道线特征识别出所述当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定所述车道线消隐点，其中，相交的线最多的点为消隐点；选出一个矩形，根据需要调整矩形的长和宽，用五个像素来代表一个消隐点，消隐点随着识别出的车道线的变化，识别所述车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取所述车道线消隐点的动态变化信息；在获取所述动态变化信息之前，还包括：判断所述变化信息是否有效；如果有效，则根据有效的所述变化信息识别所述变化信息，其中，当方向盘转角在+/-5度之内且方向盘转角变化率小于等于5度/秒时，认为该转角的变化不响消隐点的选择；所述根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，包括：获取当前车道线消隐点的位置信息；根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和所述当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在所述当前弯道；所述根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向，还包括：在所述当前车道线消隐点向左移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向左；在所述当前车道线消隐点向右移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向右；根据所述连续曲线获取所述当前弯道的车道线曲率；以及

根据所述车道线曲率与所述弯曲方向控制所述自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。

2.一种自动驾驶车辆的转弯控制装置，其特征在于，所述装置用于单车道或者多车道的转弯控制，并且整个计算和判断过程在100ms以内完成，以满足控制需求，包括：

获取模块，用于获取位于自动驾驶车辆前方的当前图像信息；

识别模块，用于根据所述当前图像信息识别当前车道线信息中车道线消隐点的动态变化信息，并根据所述动态变化信息识别当前弯道的车道线曲率与弯曲方向；所述识别模块包括：提取单元，用于对所述当前图像信息进行二值化处理，以得到灰度图像，并逐行对所述灰度图像进行跳变识别，以提取车道线特征，通过聚类将车道线识别出来，再通过卡尔曼滤波去躁，并将得到的车道线用二次方程表示出来；识别单元，用于根据所述车道线特征识别出所述当前车道线信息，并识别车道线相交的线，以确定所述车道线消隐点，其中，相交的线最多的点为消隐点；第一获取单元，用于选出一个矩形，根据需要调整矩形的长和宽，用五个像素来代表一个消隐点，消隐点随着识别出的车道线的变化，识别所述车道线和/或方向盘转角的变化信息，以获取所述车道线消隐点的动态变化信息；在获取所述动态变化信息之前，还包括：判断所述变化信息是否有效；如果有效，则根据有效的所述变化信息识别所述变化信息，其中，当方向盘转角在+/-5度之内且方向盘转角变化率小于等于5度/秒时，认为该转角的变化不响消隐点的选择，其中，当方向盘转角在+/-5度之内且方向盘转角变化率小于等于5度/秒时，认为该转角的变化不响消隐点的选择；所述识别模块还包括：第二获取单元，用于获取当前车道线消隐点的位置信息；第一判断单元，用于根据消隐点在不同弯道的半径下的最大横向偏移量得到的连续曲线和所述当前车道线消隐点的位置变化信息判定是否存在所述当前弯道；第二判断单元，用于在所述当前车道线消隐点向左移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向左，并且在所述当前车道线消隐点向右移动且横向值大于所述最大横向偏移量时，存在所述当前弯道，且所述弯曲方向为向右；第三获取单元，用于根据所述连续曲线获取所述当前弯道的车道线曲率；以及

控制模块，用于根据所述车道线曲率与所述弯曲方向控制所述自动驾驶车辆的转弯执行机构的转弯动作。

3.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括：如权利要求2所述的自动驾驶车辆的转弯控制装置。