道路边界检测系统和方法以及使用其的车辆与流程

本公开内容涉及道路边界检测系统和方法以及使用道路边界检测系统和方法的车辆。
背景技术：
：考虑到用户的便利性和安全性，已经开发了各种车辆安全设备并用于车辆中。例如，车辆安全设备可以包括车道保持辅助系统(lanekeepingassistsystem)(lkas)，当车辆在道路上行驶时，该车道保持辅助系统可通过辅助驾驶员的手柄操作将车辆保持在行驶车道内。此外，智能巡航控制器(smartcruisecontrol)(scc)使行驶的车辆之间保持一定距离，电子稳定控制器(electronicstabilitycontrol)(esc)使车辆的位置保持稳定以及导航系统引导至目的地的路线并提供涉及至由驾驶员选择的目的地的路线的信息。为了实现上述的车辆安全设备，车辆需要与道路边界有关的信息。然而，当在车辆所处的道路中(例如，车辆的前方)出现诸如另一车辆的障碍物时，很难精确地检测道路边界。技术实现要素：本公开内容的一个方面提供了用于通过使用由光学扫描仪获取的测量数据以及通过使用得分霍夫变换算法(scoringhoughtransformalgorithm)来识别道路边界的道路边界检测系统和方法以及使用该系统和方法的车辆。将在以下的说明中部分地对本公开内容的另外的方面进行阐述，并且从下面的说明书中另外的方面将部分地变得显而易见，或可通过本公开内容的实践而获知。根据本公开内容中的实施方式，道路边界检测系统包括：光学扫描仪，被配置为将光发射到物体以获取从该物体反射的测量数据；参数空间发生器，被配置为通过基于该测量数据提取多个接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间并且被配置为在对包括更多的该接触点的直线给定更高的优先级时，按照多条直线中的每一条的优先级的顺序来提取该多条直线；得分计算器，被配置为通过将该参数空间的累积得分分配给包含在该多条直线中的接触点和包含在与该接触点具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分；以及道路边界确定器，被配置为通过根据由得分计算器所计算出的每条直线的得分的优先级来选择直线，从而识别道路边界。参数空间发生器可根据基于测量数据的线性方程的参数来生成参数空间。该得分计算器可以通过将正(+)得分分配给包含在该多条直线中的该接触点中的每一个并且通过将负(-)得分分配给包含在其他直线中的该非接触点来计算每条直线的得分。得分计算器可通过使用得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分，其中，得分霍夫变换算法可以是并且，ri可表示距离，且θi可表示角度。道路边界确定器可以根据所述得分在其中每个得分通过所述得分计算器被计算的所述多条直线中选择用于所述道路边界的直线。道路边界确定器可通过将包含在该参数空间中的多个该接触点中的每一个的距离和角度与参考距离和参考角度进行比较，来将该参数空间划分成左侧道路边界和右侧道路边界。光学扫描仪可以是激光扫描仪。根据本公开内容的另一实施方式，车辆包括：光学扫描仪，被配置为将光发射到物体以获取从物体反射的测量数据；以及处理器，被配置为当基于该测量数据对包括更多接触点的直线给定更高的优先级时，按照多条直线中的每一条的优先级的顺序提取该多条直线；被配置为通过将得分分配给包含在所提取的直线中的接触点并且通过将得分分配给包含在与该接触点具有相同角度的另一直线中的非接触点来计算每条直线的得分；并且被配置为根据所计算出的每条直线的得分来选择道路边界。处理器可包括：参数空间发生器，被配置为通过基于该测量数据提取多个该接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间；并且被配置为当对包括更多的该接触点的直线给定更高的优先级时，按照该多条直线中的每一条的优先级的顺序来提取该多条直线；得分计算器，被配置为通过将该参数空间的累积得分分配给包含在该多条直线中的该接触点和包含在与该接触点具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分；以及道路边界确定器，被配置为通过根据由该得分计算器计算出的每条直线的得分选择直线来识别道路边界。参数空间发生器可根据基于测量数据的线性方程的参数来生成参数空间。得分计算器可通过将正(+)得分分配给包含在该多条直线中的该接触点中的每一个，并且通过将负(-)得分分配给包含在与多个该接触点中的任何一个具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。得分计算器可通过使用得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分，其中，得分霍夫变换算法可以是并且ri可表示距离，且θi可表示角度。道路边界确定器可以根据所述高得分在其中每个得分通过所述得分计算器被计算的所述多条直线选择用于道路边界的直线。道路边界确定器可以通过将包含在该参数空间中的多个该接触点的距离和角度与参考距离和参考角度进行比较，来将该参数空间划分成左侧道路边界和右侧道路边界。光学扫描仪可以是激光扫描仪。根据本公开内容的另一实施方式，道路边界检测方法包括以下步骤：当光学扫描仪将光发射至物体时获取从该物体反射的测量数据；通过基于该测量数据提取多个接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间；当对包括更多的该接触点的直线给定更高的优先级时，按照多条直线中的每一条的优先级的顺序来提取该多条直线；通过将该参数空间的累积得分分配给包含在该多条直线中的接触点和包含在与该接触点具有相同角度的另一直线中的非接触点来计算每条直线的得分；并且通过根据所计算的每条直线的得分选择直线来识别道路边界。生成该参数空间的步骤可以是通过使用基于该测量数据的线性方程的参数来生成该参数空间。计算每条直线的得分的步骤可以通过将正(+)得分分配给包含在多条直线中的接触点中的每一个，并且通过将负(-)得分分配给包含在与多个接触点的任何一个具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。计算每条直线的得分的步骤可以通过使用得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分，其中，得分霍夫变换算法可以是并且，ri可以表示距离，且θi可以表示角度。对所述道路边界进行识别可以是根据所述得分在所述多条直线中选择用于道路边界的直线。附图说明结合本公开内容的附图，从以下对实施方式的描述，本公开内容的这些和/或其他方面将变得显而易见并更容易理解：图1示出了车辆的外部视图；图2示出的车辆的内部视图；图3是示出道路边界检测系统的结构的视图；图4是示出通过使用测量数据产生的占用图(occupancymap)的示例的视图。图5是示出计算直线的得分的方法的视图。图6是示出区分参数空间中的左侧道路边界与右侧道路边界的方法的视图；图7是示出车辆在其中行驶的前侧的图像的视图；图8是示出在图7中所示的条件下通过使用标准算法来检测道路边界的结果的视图；图9是示出在图7中所示的条件下通过使用得分霍夫变换算法来检测道路边界的结果的视图；图10是示出检测道路边界的车辆的结构的控制框图；以及图11是示出检测道路边界的方法的流程图。具体实施方式参照附图，将在下文中更充分地描述本公开内容，附图中示出了一些示例性实施方式。在向每个附图的部件添加参考标号的情况下，可注意到的是相同的组件即使在其他附图中被示出也具有相同的参考标号。为了清楚地描述本公开的内容，省略了与本说明书无关的部分，并且贯穿整个说明书，相同的参考标号指代相同的元件。如果确定与本公开的实施方式有关的常用技术或结构的详细描述可能不必要地使本公开的主题不易理解，则将省略其详细描述。此外，在以下的详细描述中，处于相同的关系的部件的名称被分为“第一”、“第二”等，但是本公开的内容不限于在下面的描述中的顺序。图1示出了车辆的外部视图，并且图2示出了车辆的内部视图。参考图1，车辆1包括：车身10，形成车辆1的外部；风挡玻璃11，将车辆1的前方视图提供给驾驶员；后视镜12，将车辆1的后侧视图提供给驾驶员；门13，从外部封闭车辆1的内部；以及车轮21和22，通过包括设置在车辆前侧的前轮21与设置在车辆后侧的后轮22来使车辆1移动。风挡玻璃11可被设置在车身10的前方的上部，以允许车辆1内的驾驶员获取有关车辆1的前方的视觉信息。后视镜12可包括设置在车身10的左侧的左后视镜以及设置在车身10的右侧的右后视镜，并且可允许车辆1内部的驾驶员获取车辆1的侧面侧和后侧的视觉信息。门13可旋转地设置在车身10的右侧和左侧。当门13被打开时，可允许驾驶员坐在车辆1内，并且当门13被关闭时，可从外部封闭车辆1的内部。车辆1可以具有光学扫描仪80，该光学扫描仪被配置为通过将光发射到物体上来获取由物体反射的测量数据。如图1中所示，光学扫描仪80可以设置在车辆1的保险杠(bumper)中，但并不限于此。车辆1的内部可以包括：仪表板(dashboard)14，其中安装有各种设备以允许驾驶员操作车辆1；驾驶员乘坐的驾驶员座椅15；仪表显示单元(clusterdisplayunit)，被配置为显示车辆1的操作信息；以及导航设备70，被配置为响应于驾驶员的操作指令来执行音频功能和视频功能以及引导从出发地到目的地的行驶路线的导航功能。仪表板14可以从风挡玻璃11的下侧向外伸出至驾驶员，使得驾驶员可以在目视前方的同时操作安装在仪表板14的各种设备。驾驶员座椅15可以设置在仪表板14的后侧，使得驾驶员可以在稳定的位置驱动车辆1，同时目视前方以及仪表板14的各种设备。仪表显示单元可以设置在仪表板14的驾驶员座椅15内并且包括指示车辆1的行驶速度的速度计51以及指示行驶车辆的转速的每分钟转数(rpm)计52(未示出)。导航设备70可包括：显示器，显示与车辆1的行驶道路或者到目的地的路线相关的道路信息；以及扬声器41，根据驾驶员的操作指令输出声音。最近，已经开发了影音导航(avn)设备，使得整体构成的音频设备、视频设备以及导航设备被安装在车辆中。可在中控盘(centerfascia)内安装导航设备70。在仪表板14内，中控盘可表示在驾驶员座椅与乘客座椅之间的控制面板，并且可表示其中仪表板14和换挡杆垂直接合的部分。此外，在中控盘内可安装有空调设备、加热器的控制器、吹风端口、香烟插孔、烟灰缸和杯托以及导航设备70。中控盘与中央控制台一起可区分驾驶员座椅与乘客座椅。车辆1可以具有附加的滚轮按钮(jogdial)60以操作驱动包括导航设备70的各种设备。根据本公开内容，滚轮按钮60可以通过旋转或按压执行驱动操作，并且可以执行通过使用用户的手指或通过具有触摸识别功能的触摸垫具，或具有触摸识别功能的附加设备来写入识别。除了上面提到的部件，车辆1还可以包括：驱动设备(未示出)，该驱动设备被配置为使车轮(未示出)旋转；转向系统(未示出)，被配置为改变车辆1的行驶方向；以及制动系统(未示出)，被配置为停止车轮的驱动。驱动设备可以给前轮或后轮提供转矩，使得车身10可以来回移动。该驱动设备可以包括通过燃烧矿物来产生转矩的发动机或者被配置为通过从电池接收电力来产生转矩的电动机(未示出)。转向系统可以包括：从驾驶员接收行驶方向的方向盘42；转向轮(steeringgear)(未示出)，将方向盘42的旋转运动改变为往复运动；以及转向杆(未示出)，将转向轮(未示出)的往复运动传递到前轮。因此，转向系统可通过改变车轮的旋转轴的方向来改变车辆1的行驶方向。制动系统可包括：从驾驶员接收制动操作的制动踏板(未示出)；与车轮耦接的制动鼓(未示出)；以及通过使用摩擦力来停止制动鼓(未示出)的旋转的制动靴(未示出)。因此，制动系统可以通过停止车轮的旋转来停止车辆1的行驶。在下文中，将参考示出道路边界检测系统的结构的图3，示出通过使用测量数据生成的占用图的示例的图4，示出用于计算直线的得分的方法的图5，示出区分参数空间内的左侧道路边界与右侧道路边界的方法的图6，示出车辆在其中行驶的前侧的图像的图7，示出在图7中所示的条件下通过使用标准算法来检测道路边界的结果的图8，以及示出在图7中所示的条件下通过使用得分霍夫变换算法来检测道路边界的结果的图9来描述本公开内容。参考图3，道路边界检测系统100可以包括光学扫描仪80、参数空间发生器110、得分计算器130以及道路边界确定器150。具体地，光学扫描仪80可以通过将光发射到物体来获得从物体反射的测量数据。光学扫描仪80可以是被配置为通过使用激光束(红外光)测量从安装光学扫描仪的位置到该物体的距离的激光扫描仪。参数空间发生器110可以被配置为通过基于测量数据提取多个接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间，并且当对包括更多接触点的直线被给定更高的优先级时，按照多条直线中的每一条上的优先级的顺序提取多条直线。参数空间发生器110可根据基于测量数据的线性方程的参数来生成参数空间。例如，在图4中所示的测量数据可以如下式：其中，zt表示一组接触点，具体是各接触点的距离和角度的组。通过累加在各点产生的累加器来执行选择上述测量数据的霍夫变换的结果可以是如下式：参考图4，参数空间发生器110可基于通过从光学扫描仪80发射光到物体而获得的测量数据来提取包括接触点(lp1、lp2、lp3、lp4(ap1)、rp1、rp2、ap2、ap3、ap4、ap5)的多条直线(l、r、a)。可确定的是该直线(l)包括四个接触点，直线(r)包括两个接触点并且直线(a)包括五个接触点。由于道路边界存在于离道路最远的位置，因此可以假定对应于道路边界的直线不包括空余空间(emptyspace)(在下文中被称为“非接触点”)，并且因此，可通过对包含在直线中的非接触点施加罚分(penalty)来精确地提取道路边界。得分计算器130可通过将参数空间的累积得分分配给包含在多条直线中的接触点和包含在与接触点具有相同角度的另一直线中的非接触点来计算每条直线的得分。具体地说，得分计算器130可通过将正(+)得分分配给包含在多条直线中的接触点中的每一个并且通过将负(-)得分分配给包含在与多个接触点的任何一个具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。参照图4和图5，对于由参数空间发生器110提取的直线l、r和a，得分计算器130可通过将正(+)分(例如，+1)分配给接触点(lp1、lp2、lp3、lp4、rp1、rp2、ap1、ap2、ap3、ap4、ap5)并通过将负(-)分(例如，-1)分配给非接触点(-ap1、-ap2、-ap3、-ap4、-ap5)来计算得分。参照图4，接触点lp1可以与非接触点-ap3对应于相同的光束，该非接触点被放置在作为具有与接触点lp1相同的角度的其他的线的直线(a)中。当计算直线(a)的得分时，非接触点-ap3可被应用作为罚分。参照图5，可以通过将+1分别分配给ap1、ap2、ap3、ap4、ap5并且通过将-1分别分配给-ap1、-ap2、-ap3、-ap4、-ap5而将直线(a)的得分变成0(零)。根据上述的方法，直线(l)的得分可以变成4，且直线(r)的得分可以变成2。因此，按直线(l、r和a)的得分较高的顺序绘制了结果。关于根据得分霍夫变换算法将罚分分配给非接触点的上述方法的描述，得分计算器130可通过使用方程1的得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分。方程1：accumulator*(zt)可表示得分霍夫变换算法，并且具体地表示其中将罚分分配给非接触点的参数空间的累积得分。在本公开内容中，由得分霍夫变换算法计算的得分可表示每条直线的得分。上述的ri可表示距离，并且θi可表示角度。“accummulator”可表示得分霍夫空间的量化。也就是说，方程1可以表示直线的得分＝多个接触点(距离和角度)-多个非接触点(距离和角度)。接触点可表示当光学扫描仪将光发射到物体时光接触到物体的位置，并且包含在其他直线中的非接触点可表示其中没有与光接触的空余空间，该直线具有与接触点相同的角度并且不是包括接触点的直线。例如，关于图4的接触点和非接触点的得分霍夫变换accumulator*(zt)的方程可以如下所示：道路边界确定器150可以通过基于由得分计算器130所计算出的每条直线的得分中的优先级选择直线来识别道路边界。具体地，道路边界确定器150可以根据多条直线中的高得分的优先级来选择道路边界的直线，其中，由得分计算器130计算各个得分。道路边界确定器150可通过将包含在参数空间中的多个接触点的距离和角度与预定的左侧边界条件和右侧边界条件进行比较，来将参数空间划分成左侧道路边界和右侧道路边界。参照图6，道路边界确定器150在接触点的距离(r)等于或大于0(零)并且接触点的角度(θ)等于或大于0(零)且小于π/2时，可确定该道路边界是右侧；并且在接触点的距离(r)等于或大于0(零)并且接触点的角度(θ)等于或大于π/2且小于π时，可确定该道路边界是左侧。根据本公开的内容，如在图7中所示，在前方出现行驶的车辆的情况下，当检测道路边界时，由于其中错误地将前方车辆识别成车道(如在图8中所示)的故障，可在不检测l1和r1的情况下精确检测道路边界(如在图9的l2和r2中所示)作为道路边界。在图4中所示的条件下，下面的表格1是通过使用标准霍夫变换检测道路边界与使用得分霍夫变换检测道路边界之间的距离(dl，dr)和角度(αl，αr)的误差。[表1]算法dlαldrαr标准霍夫变换0.2869030.02406212.353830.563927得分霍夫变换0.1377220.0214360.9058310.030203图10是示出检测道路边界的车辆的结构的控制框图。如在图10中所示，车辆200可包括光学扫描仪80、输入210、显示器220、输出230、处理器240以及存储器250。光学扫描仪80可以被配置为通过将光发射到物体以获得从物体反射的测量数据。如图1所示，光学扫描仪80可以设置在车辆1的保险杠内，但不限于此。光学扫描仪80可以是激光扫描仪。输入210可以被配置为接收通过用户的操作而输入的控制信息，可用于在车辆200中实现的各种服务的操作。当通过触摸来操作上述显示器220时，可实现将输入210与显示器220一体地形成。显示器220可以允许用户通过显示信息来检查与根据处理器240的控制在车辆200中实现的服务相关的信息。当显示器220是被配置为显示图标和文本的的lcd用户界面(ui)时，显示器220可以通过图标和文本来显示与服务相关的信息。此外，当显示器220是lcdui时，显示器220可以通过亮灯或者闪烁来显示与服务相关的信息。该显示器220可以包括液晶显示器、薄膜晶体管液晶显示器、有机发光二极管、柔性显示器以及三维显示器中的至少一种。输出230可以被配置为以语音方式输出与在车辆200中执行的服务相关的信息。在这种情况下，输出230可以进一步包括数模转换器(dac)，该数模转换器被配置为将数字化的电信号转换成模拟信号；以及放大器，被配置为将通过dac转换成模拟信号的电信号进行放大。当对包括更多接触点的直线给定更高的优先级时，处理器240可基于测量数据按照在多条直线中的每一条上的优先级的顺序提取多条直线，通过将得分分配给包含在所提取的直线中的接触点，并且通过将得分分配给包含在具有与接触点相同角度的其他直线内的非接触点来计算每条直线的得分，并且根据所计算的每条直线的得分的优先级来选择道路边界。具体地，处理器240可以包括参数空间发生器241、得分计算器243以及道路边界确定器245。参数空间发生器241可以被配置为通过基于测量数据提取多个接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间，并且被配置为当对包括更多接触点的直线给定更高的优先级时，按照在多条直线中的每一条上的优先级的顺序提取多条直线。参数空间发生器241可以根据基于测量数据的线性方程的参数来生成参数空间。得分计算器243可以通过将参数空间的累积得分分配给包含在多条直线中的接触点，并且分配给包含在具有与接触点相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。得分计算器243可通过将正(+)得分分配给包含在多条直线中的各接触点，并且将负(-)得分分配给包含在具有与多个接触点的任何一个相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。得分计算器243可以通过使用方程1的得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分。道路边界确定器245可以通过基于由得分计算器243所计算的每条直线的得分中的优先级选择直线，从而识别道路边界。具体地，道路边界确定器245可以根据多条直线(其中，由得分计算器243计算各得分)中的高得分的优先级来选择道路边界的直线。例如，假设道路由两条边界构成，并且因此，道路边界确定器245可以通过按照更高得分的顺序来选择两条直线从而确定道路边界。道路边界确定器245可通过将包括在参数空间内的多个接触点的距离和角度与预定的左侧和右侧边界条件进行比较，将参数空间划分成左侧道路边界和右侧道路边界。存储器250可以存储用于执行车辆200中的服务所需的信息。图11是示出检测道路边界的方法的流程图。在下文中，将省略那些与在图3中所示的结构相同的结构的详细描述。当光学扫描仪80将光发射到物体时，道路边界检测系统100可以获取从对象反射出来的测量数据(s110)。道路边界检测系统100可通过基于测量数据提取多个接触点中的每一个的距离和角度来生成参数空间(s130)。道路边界检测系统100可通过使用基于测量数据的线性方程的参数来生成参数空间。当对包括更多接触点的直线给定更高的优先级时，道路边界检测系统100按照多条直线中的每一条的优先级的顺序来提取多条直线(s150)。道路边界检测系统100可以通过将参数空间的累积得分分配给包含在多条直线中的接触点和包含在具有与接触点相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分(s170)。道路边界检测系统100可以通过将正(+)得分分配给包含在多条直线中的各接触点并且将负(-)得分分配给包含在与多个接触点的任何一个具有相同角度的其他直线中的非接触点来计算每条直线的得分。具体地，道路边界检测系统100可通过使用方程1的得分霍夫变换算法(accumulator*(zt))来计算每条直线的得分。道路边界检测系统100可通过根据所计算出的每条直线的得分的优先级来选择直线，从而识别道路边界(s190)。此时，道路边界检测系统100可以在多条直线中选择具有最高得分的道路边界的直线。虽然未示出，但是道路边界检测系统100可通过将包含在参数空间内的多个接触点的距离和角度与预定的左侧边界条件和右侧边界条件进行比较，来将参数空间划分成左侧道路边界和右侧道路边界。返回参照图6，道路边界检测系统100在接触点的距离(r)等于或大于0(零)并且接触点的角度(θ)等于或大于0(零)且小于π/2时，可确定该道路边界是右侧；并且在接触点的距离(r)等于或大于0(零)并且接触点的角度(θ)等于或大于π/2且小于π时，可确定该道路边界是左侧。从以上根据所提出的道路边界检测系统和方法，以及使用该系统和方法的车辆的描述显而易见的是，由于通过使用被配置为将障碍分配给空余空间的得分霍夫变换算法来检测道路边界，因此当通过使用由光学扫描仪获得的测量数据来检测道路边界时，即使在道路中的车辆前方存在障碍物，仍可检测当前的道路边界，并且因此可改进道路边界检测的结果的可靠性。虽然已经示出并描述了几个实施方式，但是本领域的技术人员将理解的是，在不背离本公开的原则和精神的情况下，可对这些实施方式进行改变，本公开内容的范围是通过权利要求和它们的等同物来限定的。当前第1页12