载重货车倒车环境双目鱼眼立体测量及障碍物检测跟踪关键技术研究

The blind area of truck reversing is one of the important reasons for reversing accidents. Truck reversing obstacle detection and warning sensing technology have been attracted more and more attention for traffic safety. Because the truck body is longer, wider and higher than the ordinary vehicle when it reversing, the reliability of traditional camera and reversing radar technology limit its practical application. Therefore, the proposal presents the truck reversing environmental binocular fisheye stereo measurement, obstacle detection and tracking for the needs of the truck reversing safety. The proposed proposal consists of four main parts: (1) the calibration of binocular fisheye stereo vision measurement for truck reversing blind perception research based on elliptic; (2) obstacle detection based on binocular fisheye reversing multi-modality image parallel preprocessing and sparse representation; (3) obstacle tracking for heavy truck reversing based on low-rank matrix and nonlinear filtering theory; (4) truck reversing safety strategy and early warning method research. This project aims to explore how to effectively carry out the truck reversing obstacle detection and tracking for reducing truck reversing accidents. It will provide theoretical support and technical basis for equipment development and application of parking-assist safety.

载重货车倒车视觉盲区是倒车事故重要原因之一，基于传感技术的载重货车倒车障碍物检测与安全预警越来越受到人们重视。但载重货车车身较长，车体较高较宽以及远大于普通车辆的倒车视觉盲区，传统摄像头视角范围的局限性及倒车雷达技术的可靠性限制了其实际应用。因此，本项目结合载重货车倒车安全的实际需求，围绕载重货车倒车视觉盲区内障碍物检测与跟踪等关键科学问题，开展载重货车倒车环境双目鱼眼立体测量及障碍物检测跟踪研究。主要创新研究包括：（1）基于椭圆标定双目鱼眼立体视觉测量的载重货车倒车盲区感知研究；（2）基于双目鱼眼倒车图像多模态并行预处理及稀疏表示的障碍物检测研究；（3）融合低秩矩阵与非线性滤波理论的载重货车倒车障碍物跟踪方法研究；（4）载重货车倒车安全策略及预警方法研究。本项目旨在探索如何有效地进行载重货车倒车障碍物检测与跟踪，减少载重货车倒车事故，为倒车辅助安全设备研制和应用提供理论支持和技术基础。

载重货车倒车视觉盲区是倒车事故重要原因之一，但载重货车存在远大于普通车辆的倒车视觉盲区，传统摄像头视角范围存在局限。本项目围绕载重货车倒车视觉盲区内障碍物检测与跟踪等关键科学问题，开展载重货车倒车环境双目鱼眼立体测量及障碍物检测跟踪研究。在项目资助期内，主要研究内容包括：（1）基于椭圆标定双目鱼眼立体视觉测量的载重货车倒车盲区感知研究；（2）基于双目鱼眼倒车图像多模态并行预处理及稀疏表示的障碍物检测研究；（3）载重货车倒车障碍物跟踪方法研究；（4）载重货车倒车安全策略及预警方法研究。经过本项目的研究，完成双目鱼眼立体视觉载重货车倒车环境感知，验证椭圆参数拟合双目鱼眼摄像头标定模型及标定方法；完成球面投影双线性插值的鱼眼图像畸变校正算法，利用球面投影实现双目鱼眼畸变校正；完成载重货车倒车双目鱼眼图像特征点投影变换矩阵，采用加权平滑算法完成双目鱼眼图像的拼接，实现多模态并行预处理；完成载重货车倒车障碍物跟踪方法研究，通过稀疏表示的倒车障碍物检测算法研究，提高倒车检测算法的实时性，有效地进行载重货车倒车障碍物跟踪；完成基于障碍物检测与跟踪的载重货车倒车安全策略及预警技术研究，将前期获取载重货车障碍物信息通过估计后得到载重货车倒车危险因子，通过控制ECU做出适合当前环境的载重货车倒车安全策略。在载重货车倒车环境双目鱼眼立体测量及障碍物检测跟踪方面获得重要研究结果，实验数据及结果在《IEEE TRANSACTIONS ON IN TELLIGENT TRANSPORTATION SYSTEMS》（IEEE交通运输科学与技术领域排名第一，因子6.319）、《APPLIED ENERGY》（因子8.848）、Energy Conversion and Management（因子8.208）、IET Intelligent Transport Systems等权威期刊发表，重要结果及实验数据以第一发明人授权/公示30个专利，其中授权15项交通安全领域发明专利，公示10项相关发明专利，授权5项相关实用新型专利，部分专利实现转化。经过本项目的研究，有效地进行载重货车倒车障碍物检测与跟踪，减少载重货车倒车事故，为倒车辅助安全设备研制和应用提供理论支持和技术基础。