ADAS / ADS 功能之 TSR 介绍
什么是交通标志识别系统?
如下将介绍一种典型的道路交通标志识别的方法。
目前,在交通标志识别中常用的彩色空间包括RGB、HIS、CIE几种,而RGB作为图像处理中常用的三基色,是构建其他各种颜色的基础,其他颜色表示方式可以用RGB变换得到。
我们知道,对于交通标志而言大都颜色比较单一、固定,比如红色标志一般表示禁令,蓝色标志一般表示指示类,黄色标志一般表示警告类,这里正好利用RGB的三基色红、黄、蓝加以识别匹配来表示。
由于颜色空间更多的还包含了饱和度等信息,故为了更好区分颜色与亮度信息,研究人员更多采用适合人类视觉特性的色彩模型HSI模型来处理交通标志识别,H表示不同颜色,S表示颜色深浅,I表示明暗程度,HSI其最大的特点是H、S、I之间相关性极小,在HSI空间中的每个彩色图像都对应着一个相对一致的色调H。
2、交通标志识别
当在试车环境中分割出来交通标志信息的感兴趣区域后,需要采用一定的算法对其进行判别,以便确定它属于哪一种具体的交通标志,一般的判别方法包括模板匹配法、基于聚类分析法、基于形状分析方法、基于神经网络分析法、基于支持向量机的方法。
(1)基于模板匹配法
(2)基于聚类分析法
(3)基于神经网络的方法
(4)支持向量机的方法
支持向量机是一种典型的前馈神经网络方法,用于解决模式分类和非线性问题,其主要思想是建立一个最优决策超平面,使得该平面两侧距平面最近的两类样本之间的距离最大化,为分类提供更好的泛化能力。
对于非线性可分模式分类问题,需要将负责的模式分类问题非线性的投射到高维特征空间,因此只要变换是非线性的且特征空间维数够高,则原始模式空间能变成一个新的高维特征空间,在该空间中,其模式以较高的概率变得线性可分。
其中变换过程要求生成一个核函数进行卷积,相应典型的核函数表示如下:
高斯函数:
;用于径向集函数分类器;
内积函数:
;用于高阶多项式集分类器;
Sigmoid核函数:
;用于实现一个单隐层感知器神经网络。
(对于不是具体算法的朋友,你只需要大致了解即可。毕竟只是为了吃个鸡蛋,没必要完全掌握下蛋的过程。)
1、基于限速标志的自动限速
基于限速标志的自动限速主要是利用识别到的限速标志显示的限速值,自车提前进行预判,这里我们设置几种不同的速度值进行比较。
VReal表示本车当前实际巡航车速,Vtarget表示本车目标巡航速度,Vlim表示限速值信息,Vfront表示识别到的前车车速。
根据自身车速这一敏感信息进行如下不同程度的限速策略:
1)本车定速巡航:
- 当检测到本车VReal>Vlim且Vtarget<Vlim时,系统自动根据目标巡航车速进行减速控制,此时需考虑限速值大小,发送较大的减速度确保本车减速到限速标志时,其速度不大于限速标志;
- 当检测到本车VReal<Vlim且Vtarget>=Vlim时,系统自动根据识别到的限速值Vlim进行减速;
2)本车跟随前车行驶:
- 当检测到本车VReal>VFront>Vlim时,系统在确保本车不与前车碰撞的情况下进行自动减速控制;
- 当检测到本车VReal<Vlim<VFront时,系统在确保本车在识别距离内不超过限速值的情况下进行适当加速控制;
3)通过限速牌后控制逻辑
以上本车进行自动限速后,当车辆行驶通过限速牌,同时识别到新的限速牌时需要重新进行速度控制,如新的限速牌限速值比当前值小,则根据1)2)中的逻辑进行进一步限速,如新的限速牌限速值比当前值大,则需要根据当前更新后的本车实际车速、前车车速、本车目标巡航车速进行加速度重分配,确保限速和碰撞优先考虑的同时进行适当控制。
2、基于并道策略的提前并道
对于车辆行驶在高速路情况下来说,驾驶车辆需要考虑在不同场景下进行提前变道的问题,目前有两种可行方案:
3、基于红绿灯识别的提前刹车
基于红绿灯标志识别的驾驶辅助系统,要求在系统基于识别到的红绿灯提前对车辆巡航及变道进行控制。
主要有以下几种控制场景策略:
1)识别到绿灯:
若本车处于跟随前车行驶状态,前车以较低速度行驶,本车在确保碰撞安全的前提下,继续跟随前车行驶,并同时实时监控车灯变化,一旦变成黄灯,则立即停止跟随策略,保持一定的减速至刹停;
2)识别到黄灯:
若本车识别到黄灯,则不管本车是否处于跟车状态,均需要控制本车减速之刹停,期间减速过程可进行舒适性减速,由发动机反拖转换为制动切入;
3)识别到红灯:
若已经识别到红灯,则根据前车停止状态,确保避撞的前提下,控制本车急减速至刹停,保持本车刹停状态下与前车1m以上的距离;
(其中,第一条功能的应用比较容易理解;第二条功能的应用更加具有发展意义,它涉及L2向L3级别的自动变道逻辑;第三条功能的应用,显得比较智慧——提前刹车,跟V2X的逻辑类似)
中国先进驾驶辅助系统发展现状
TSR的一些难点
- 大灯脏了或调整不当
- 挡风玻璃肮脏、起雾或堵塞
- 翘曲、扭曲或弯曲的标志
- 轮胎或车轮状况异常
- 由于重物或修改悬架而导致的车辆倾斜
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