基于雙目立體視覺伺服的智能車室內(nèi)彎道控制

基于雙目立體視覺獲取得到的三維信息，即為經(jīng)左右圖像SIFT特征點匹配，在攝像頭坐標(biāo)系中獲取前景環(huán)境中各關(guān)鍵點的坐標(biāo)信息。選取關(guān)鍵點中與機器人基坐標(biāo)系原點高度靠近的點，并且該點的個數(shù)需大于3，之后，采用最小二乘法擬合可得行駛區(qū)域的邊界直線，即確定了車體定位參數(shù)中左、右車道線lL、lR。直線與圖像右邊界存在交點，即可判斷出彎道轉(zhuǎn)向。同時，擬合確定的左車道線與圖像下邊緣的交點Pl0為第一個控制點；以圖像右邊界與擬合直線的交點處為第二個控制點Pln。圖5表示為前景環(huán)境中對特征點的匹配結(jié)果圖和判斷可行駛區(qū)域。

對序列圖像進行實時處理時，由于攝像機采集系統(tǒng)速度為30幀/s，車速在不超過33cm/s的情況下，采集一幀圖像智能車向前行駛約小于1cm，連續(xù)采集的兩幀圖像中所判斷的車道左右車道線和彎道方向偏差不會太大。

2.2.2 控制仿真實驗

實驗采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為控制對偏離角φ進行仿真實驗。在Simulink環(huán)境下搭建的系統(tǒng)模型中BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的搭建如圖6所示。U為經(jīng)由視覺信息得到的偏航角φ作為系統(tǒng)輸入量，輸出Y為小車質(zhì)心速度V。小車左、右輪速可在判斷彎道轉(zhuǎn)向的前提下，由兩輪速差VD經(jīng)計算得出。若如圖5所示，彎道轉(zhuǎn)向向右：

利用Simulink庫中Signal Builder產(chǎn)生變化的Signal仿真實際環(huán)境中視覺系統(tǒng)得到的當(dāng)前車體的偏移量。

小車經(jīng)左右輪差速轉(zhuǎn)彎運動中質(zhì)心位置實際偏轉(zhuǎn)角度作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，經(jīng)訓(xùn)練學(xué)習(xí)反饋回系統(tǒng)的控制輸入端。圖7為控制仿真結(jié)果圖，由圖示可知該方法基本完成了對信號的控制跟蹤，由此說明了利用雙目立體視覺所獲得的信息，并采用BP網(wǎng)絡(luò)自學(xué)習(xí)對道路的變化可適用于不同彎道的道路，避免了傳統(tǒng)PID控制方法因彎道曲率變化使得小車轉(zhuǎn)彎控制失敗。

3 結(jié)論

借助機器視覺系統(tǒng)判斷小車可行駛區(qū)域，同時還可清晰地判斷出彎曲線路的走向，避免了彎道方向的復(fù)雜判別方法，且該方法普遍適用于不同的道路環(huán)境，特別是非結(jié)構(gòu)化的道路環(huán)境，也增強了算法的實用性和魯棒性。但目前對雙目攝像機進行精確匹配和標(biāo)定仍然是個技術(shù)難題；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練方法在選取訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和精確定位車輛位置方面也比較困難，這將是進一步研究的主要關(guān)鍵問題。