产生用于识别障碍物的分类器的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种产生用于识别障碍物的分类器的方法和系统。所述方法包括：由处理器在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的多个障碍物的表面数据；由处理器对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类；由处理器设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且由处理器对每个障碍物计算各个特征基准；以及由处理器通过对每个特征基准应用权重来产生分类器。
【专利说明】产生用于识别障碍物的分类器的方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种产生用于识别障碍物的分类器的方法，其可以根据通过激光传感器或雷达传感器测量的数据自动地产生用于对障碍物进行分类的分类器。
【背景技术】
[0002]现今许多汽车事故是由驾驶者失误(例如16% )和发现事故因素的延迟(例如50% )造成的，并且包括事故避免、预防安全、碰撞安全等在内的主动安全技术可以对交通事故的减少做出显著贡献。特别地，可能会需要一种识别车辆障碍物的技术，以便通过在驾驶车辆的同时主动地预测和检测障碍物来降低驾驶时出现车辆事故的风险。
[0003]纯被动保护系统可以是减震技术，例如使车辆的前表面平滑或者确保发动机和发动机罩之间有缓和空间。碰撞作用保护系统可以通过重新设计车辆发动机罩来更好地吸收碰撞时产生的能量。这种设计可以包括通过感测行人和车辆之间的碰撞力矩而致动的致动器。主动保护系统可以是在紧急状况下使用诸如电子稳定控制系统(ESC)之类的主动安全系统来降低风险或控制紧急制动辅助功能的方法。预防保护系统可以是通过使用诸如雷达或激光扫描器之类的传感器和摄像机区分道路上的行人与各种其他障碍物、并启动诸如主动制动系统之类的安全系统，来提前防止车辆和行人之间的碰撞事故的技术。
[0004]根据基于例如欧盟的交通事故数据对各种保护系统的分类，使用预防保护系统减小制动距离对于保护行人而言可能是最有效的。特别地，为了确保行人保护系统的强有力的启动，重要的是，通过识别可能会接近车辆的障碍物来对障碍物的类型(例如，车辆、自行车、行人、建筑物等)进行分类。
[0005]现有的前方障碍物识别系统通过将启动环境限制为车道来将识别目标限制为车辆。因此，识别除车辆之外的预定障碍物可能会涉及两个步骤。
[0006]第一步骤是扩展识别范围。例如，行人会比车辆更小且更慢。因此，为了识别障碍物，在车辆识别系统中必须将一信号视为障碍物候选者。换言之，传感器的可靠性和特性充当识别性能的关键要素。
[0007]第二步骤可以是对检测到的障碍物的类型进行分类。近年来，行人保护系统已经将前方障碍物的位置和障碍物的类型反映给系统的控制器。换言之，当前方障碍物是行人时，系统可以被设计成主动警告并避开前方障碍物。因此，可能需要对前方障碍物的类型进行分类以便在减少驾驶者干预碰撞避免系统的同时主动地保护行人。
[0008]此外，本发明提出了一种仅使用距离测量传感器(雷达和激光扫描器)的障碍物检测方法、以及能够确定障碍物的类型以执行上述两个步骤的新识别技术。所述方法可以包括提取物体的距离信息和区域的图案特征、并在此后将其积累在数据库中。
[0009]图1是示出用于识别障碍物的各种传感器的测量范围的示例图。在测量传感器当中，雷达传感器的长度大但是宽度小，并且激光传感器的宽度大但是长度小。视频传感器可以扮演这两种传感器之间的中间角色，但是通过实际图像分析障碍物可能会很费时间。
[0010]因此，需要一种技术，其能够通过设计和装配具有充分高准确度的分类器、在使用激光或雷达传感器作为距离测量传感器的同时对障碍物进行区分，来同时改善识别的时间和准确度。
[0011]上面作为本发明的相关技术提供的说明只是为了帮助理解本发明的背景，并且不应解释为上述说明被包含在本领域技术人员已知的相关技术中。
【发明内容】
[0012]本发明致力于提供一种产生用于识别障碍物的分类器的方法，其可以通过距离测量传感器的数据值自动且基本上迅速地产生分类器作为能够更准确且迅速地区分障碍物的逻辑。
[0013]在一个实施例中，本发明提供了一种产生用于识别障碍物的分类器的方法，包括:由处理器在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的障碍物的表面数据；由处理器对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类；由处理器设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且由处理器对每个已分组的障碍物计算各个特征基准；以及由处理器通过对每个特征基准应用权重来产生分类器。
[0014]显示步骤还可以包括:取决于所产生的分类器而推断出结果值、并将结果值与预定值进行比较，并且当结果值与预定值没有不匹配时对权重进行控制。距离测量传感器可以是雷达传感器或激光传感器。此外，通过使用距离测量传感器测量的障碍物的表面数据可以由处理器垂直地投影并显示在与地面平行的X-Y轴所表示的地面坐标系中。
[0015]特征基准可以包括作为已分组的障碍物在2D坐标系中占据的面积值的面积基准。另外，作为2D坐标系中显示的已分组的障碍物的质心的坐标值的质心基准可以被包括在特征基准中。间隔基准也可以被包括在特征基准中，所述间隔基准是构成2D坐标系中显示的已分组的障碍物的各个表面数据与对应障碍物的质心的坐标值间隔开的程度。此外，特征基准可以包括作为已分组的障碍物的周长值的周长基准。最后，表示通过已分组的障碍物的面积值和周长值计算的圆整度水平的圆整度基准可以被包括在特征基准中。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]现在将参考附图中示出的本发明的某些示例性实施例详细描述本发明的上述及其它特征、目的和优点，其中附图将在下文中仅通过例证的方式给出，并且因此并非对本发明进行限制，其中:
[0017]图1是示出用于识别障碍物的各种传感器的测量范围的示例图；
[0018]图2是根据本发明示例性实施例的产生用于识别障碍物的分类器的方法的示例性流程图；
[0019]图3是示出根据本发明示例性实施例的获取在二维坐标系中显示的表面数据的处理的示例图；
[0020]图4是根据本发明的示例性实施例示出图3的二维坐标系中显示的表面数据的示例图；
[0021]图5是示出根据本发明示例性实施例的产生用于识别障碍物的分类器的方法的投影基准的示例图；[0022]图6是示出根据本发明示例性实施例的产生用于识别障碍物的分类器的方法的轮廓基准(profile reference)的不例图；
[0023]图7至8是示出根据本发明示例性实施例的产生用于识别障碍物的分类器的方法的曲线基准(curve reference)的不例图；
[0024]图9至10是示出根据本发明示例性实施例的产生用于识别障碍物的分类器的方法的示例图；
[0025]应理解的是，附图不一定要依比例，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种示例性特征的稍微简化的表示。本文中公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形状，将部分地由期望的特定应用和使用环境来确定。
[0026]在附图中，附图标记在附图的几幅图中始终指代本发明的相同或等效部分。
【具体实施方式】
[0027]应理解的是，本文中使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括一般的机动车辆(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客车)、包括各种艇和船在内的水运工具、飞行器等，并且包括混合动力车、电动车、插电式混合电动车、氢动力车以及其它代用燃料车(例如从除石油以外的资源中取得的燃料)。如本文中所述，混合动力车是具有两个或更多个动力源的车辆，例如既有汽油动力又有电动力的车辆。
[0028]此外，本发明的控制逻辑可以实施为包含由处理器、控制器等执行的可执行程序指令的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括但不限于ROM、RAM、压缩盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可以分布在网络连接的计算机系统中，使得计算机可读介质以分布式方式(例如通过远程信息处理服务器或控制器局域网(CAN))被存储和执行。
[0029]本文中所用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且并非旨在对本发明进行限制。如本文中所使用的那样，单数形式的“一”旨在也包括复数形式，除非文中清楚地指出。还应理解的是，术语“包括”在本说明书中被使用时，指的是所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，而并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或附加。如本文中使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出条目的任何和全部组合。
[0030]在下文中将详细参考本发明的各种示例性实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。
[0031]图2是产生用于识别障碍物的分类器的方法的示例性流程图，并且该方法可以包括:由处理器在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的障碍物的表面数据(S100);由处理器对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类(S200);由处理器设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且由处理器对每个已分组的障碍物计算各个特征基准(S300);以及由处理器通过对每个特征基准应用权重来产生分类器(S400)。
[0032]显示步骤(S400)还可以包括:由处理器取决于所产生的分类器而推导出结果值、并将结果值与预定值进行比较，并且当结果值与预定值不匹配时由处理器对权重进行控制(S500)。[0033]此外，在根据本发明的产生用于识别障碍物的分类器的方法中，雷达传感器或激光传感器可以被用作距离测量传感器，以便便宜地获得更准确且快速的结果。在步骤S300中，可以设置特征基准以便分析基于距离的特征，因此分类器可以与基于区域的特征基准一起产生。在该方面，首先将描述基于区域的特征基准，此后将描述基于距离的特征基准。
[0034]图3是示出获取在2D坐标系中显示的表面数据的处理的示例图，并且如图3(a)中所示，前方可以通过基于距离的传感器在视场中测量。此外，可以假定前方存在车辆和行人。
[0035]测量数据可以被表示为如图3(b)所示的2D坐标系中显示的距离和角度。由距离测量传感器测量的障碍物的表面数据可以垂直地投影并显示在与地面平行的X-Y轴所表示的地面坐标系中。换言之，表面数据被显示为如同通过真实的航摄照片观察那样。
[0036]利用X-Y坐标系上的显示内容，在准备下述的分类器期间使用的特征可以根据所述显示内容来设置。
[0037]下一步骤包括由处理器对每个障碍物的显示数据进行分组，并产生已分组的数据的聚簇(cluster)。此外，由处理器设置多个特征基准，以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征、并对每个已分组的障碍物计算特征基准。
[0038]图4是示出2D坐标系中显示的表面数据的示例图。如图所示,2D坐标系可以被表示为格子坐标，并且可以基于每个格子中标记的数据来对数据进行分组。
[0039]通过分组而区分开的物体可以被标记为1、2和3。所示物体1、2和3中的每一者可以如图所示在坐标系中获取。下文的等式是对应于物体I的示例性计算。然而，也可以分析相似的等式以获得对应于物体2和3的计算结果。可以将每个特征基准代入所获取的坐标系中。作为在2D坐标系中由已分组的障碍物占据的面积值的面积基准可以被包括在特征基准中。面积基准可以表示由对应障碍物占据的面积。如图4所示，物体I占据20个格子，因此面积基准是20。以下等式可以用于计算物体I的面积基准:
[0040]1.面积:
【权利要求】
1.一种产生用于识别障碍物的分类器的方法，包括: 由处理器在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的多个障碍物的表面数据； 由所述处理器对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类； 由所述处理器设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且由所述处理器对每个障碍物计算各个特征基准；以及由所述处理器通过对每个特征基准应用权重来产生分类器。
2.如权利要求1所述的方法，其中显示表面数据的步骤还包括:由所述处理器取决于所产生的分类器而推导出结果值、并将所述结果值与预定值进行比较，并且当所述结果值与所述预定值不匹配时对权重进行控制。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述距离测量传感器选自雷达传感器和激光传感器。
4.如权利要求 1所述的方法，其中每个障碍物的表面数据由所述处理器垂直地投影在具有与地面平行的X-Y轴的地面坐标系中。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述特征基准包括:面积基准、质心基准、间隔基准、周长基准、和圆整度基准。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述面积基准是2D坐标系中的已分组的障碍物所占据的空间。
7.如权利要求5所述的方法，其中所述质心基准是2D坐标系中显示的已分组的障碍物的质心的坐标值。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述间隔基准是与2D坐标系中显示的每个障碍物相对应的表面数据与每个对应障碍物的质心的坐标值间隔开的程度。
9.如权利要求5所述的方法，其中所述周长基准是已分组的障碍物的周长值。
10.如权利要求5所述的方法，其中所述圆整度基准是通过已分组的障碍物的面积值和周长值计算的圆整度水平。
11.一种产生用于识别障碍物的分类器的系统，包括: 处理器，其被配置成: 在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的多个障碍物的表面数据； 对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类； 设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且对每个障碍物计算各个特征基准；以及 通过对每个特征基准应用权重来产生分类器。
12.如权利要求11所述的系统，其中所述处理器还被配置成取决于所产生的分类器而推导出结果值、并将所述结果值与预定值进行比较，并且当所述结果值与所述预定值不匹配时对权重进行控制，从而显示所述表面数据。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述距离测量传感器选自雷达传感器和激光传感器。
14.如权利要求11所述的系统，其中所述处理器还被配置成将每个障碍物的表面数据垂直地投影在具有与地面平行的X-Y轴的地面坐标系中。
15.如权利要求11所述的系统，其中所述特征基准还包括: 面积基准，所述面积基准是2D坐标系中的已分组的障碍物所占据的空间； 质心基准，所述质心基准是2D坐标系中显示的已分组的障碍物的质心的坐标值； 间隔基准，所述间隔基准是与2D坐标系中显示的每个障碍物相对应的表面数据与每个对应障碍物的质心的坐标值间隔开的程度； 周长基准，所述周长基准是已分组的障碍物的周长值；以及 圆整度基准，所述圆整度基准是通过已分组的障碍物的面积值和周长值计算的圆整度水平。
16.一种包含由处理器执行的程序指令的非暂时性计算机可读介质，所述计算机可读介质包括: 在二维(2D)坐标系中显示通过距离测量传感器测量的多个障碍物的表面数据的程序指令； 对2D坐标系中显示的每个障碍物的表面数据进行分组和分类的程序指令； 设置多个特征基准以分析在2D坐标系中对每个障碍物显示的基于区域的特征，并且对每个障碍物计算各个特征基准的程序指令；以及 通过对每个特征基准应用权重来产生分类器的程序指令。
17.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括取决于所产生的分类器而推导出结果值、并将所述结果值与预定值进行比较，并且当所述结果值与所述预定值不匹配时对权重进行控制，从而显示所述表面数据的程序指令。
18.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述距离测量传感器选自雷达传感器和激光传感器。
19.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，还包括将每个障碍物的表面数据垂直地投影在具有与地面平行的X-Y轴的地面坐标系中的程序指令。
20.如权利要求16所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述特征基准还包括: 面积基准，所述面积基准是2D坐标系中的已分组的障碍物所占据的空间； 质心基准，所述质心基准是2D坐标系中显示的已分组的障碍物的质心的坐标值； 间隔基准，所述间隔基准是与2D坐标系中显示的每个障碍物相对应的表面数据与每个对应障碍物的质心的坐标值间隔开的程度； 周长基准，所述周长基准是已分组的障碍物的周长值；以及 圆整度基准，所述圆整度基准是通过已分组的障碍物的面积值和周长值计算的圆整度水平。
【文档编号】G06K9/62GK103577834SQ201210599000
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年12月24日 优先权日:2012年8月6日
【发明者】金镇学, 刘炅虎, 张鈗豪, 任成修, 李熙承, 闵庚务, 崔恩真 申请人:现代自动车株式会社