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随着信息技术的发展,人们驾车出行已习惯于使用手机导航。但是,在车辆行驶过程中驾驶员查看导航地图会使视线离开驾驶视野,不能专注于前方道路场景,从而带来较大的安全隐患。车载增强现实抬头显示系统(AR-HUD)将通常的手机导航信息与环境感知获得的车道信息融合,以虚像形式投射到驾驶员前方视野,能更加直观地获取相关导航信息。目前基于车载AR-HUD的增强现实导航技术已成为汽车智能技术领域研究的热点,但是,要实现产业化应用尚有许多关键技术问题亟待解决。本文针对AR-HUD增强现实导航系统中的虚实信息融合、车道线检测及道路相对坡度估计等问题展开研究,主要工作如下:1.针对基于AR-HUD的AR导航系统需要将电子地图中导航信息与行驶路径、车道线等实景信息进行实时准确融合问题,本文建立了车载AR-HUD系统虚像生成模型,研究了AR-HUD系统相关参数标定、测量和虚实注册的工程实现方法,在此基础上实现导航虚拟标记与车路现实目标匹配、对准、提示等。实车实验验证了本文所提出的方法的有效性。2.针对基于AR-HUD的AR导航系统需要实时检测车道线、车道弯曲度和相对坡度等当前道路信息,以便增强行车引导的准确度和真实感的问题,本文提出了一种基于单目视觉的动态ROI车道线检测的二次定位算法;提出了基于二次曲线模型和最小二乘拟合的车道线趋势、曲率等车道要素动态估计与预测方法。本文首次提出了基于单目视觉检测的车道曲线通过相机透视变换在车辆坐标系水平坐标面上投影曲线的概念,并由此提出了基于投影曲线斜率变化率的车道相对坡度的实时估计算法。仿真实验和实车实验验证了上述算法的正确性和有效性。3.面对实际工程应用,本文设计了一种基于车载AR-HUD的AR导航应用系统,完成了该系统的软件框架设计、软件模块设计和UI设计,基于采用ARM架构的处理器和Linux车载平台,开发出了具有行车路线指引、车道提示等AR导航功能的车载原型系统。实车测试表明本文算法对于完善AR导航相关功能、增强道路场景虚实融合效果、改善AR-HUD用户体验,具有重要作用。