毫米波雷達與單目相機融合


 

說起融合,大家肯定會想到 融合的幾個層次。數據級融合、特征級融合、決策級融合。

目前我們所采用的融合策略是決策級融合。

( 1)特征級融合的特點,主要是雷達輔助圖像。

基本的思路是將雷達的點目標投影到圖像上,圍繞該點我們生成一個矩陣的感興趣區域,然后我們只對該區域內進行搜索,搜索到以后跟雷達點目標進行匹配。它的優點是可以迅速地排除大量不會有車輛的區域,極大地提高識別速度。而且呢,可以迅速排除掉雷達探測到的非車輛目標,增強結果的可靠性。

缺點: 1)首先,這個方法實現起來有難度。理想情況下雷達點出現在車輛中間。首先因為雷達提供的目標橫向距離不准確,再加上攝像頭標定的誤差,導致雷達的投影點對車的偏離可能比較嚴重。我們只能把感興趣區域設置的比較大。感興趣區域過大后導致里面含有不止一輛車,這個時候目標就會被重復探測,這會造成目標匹配上的混亂。交通擁擠的時候尤其容易出來這種情況。

2)另一方面是這種方法本質上只是對雷達目標的一種驗證,無法充分發揮視覺的作用。雷達和攝像頭的視野其實並不完全重合,最左邊那輛車根本沒有被檢測到。

當然了,也有一些學者在雷達和圖像聯合標定完之后,在圖像坐標系下面進行 圖像分割,在分割完之后,通過訓練完的特征去檢測分割后的區域是什么。

(2)決策級融合的特點:

JPDA:概率數據關聯算法,它是利用了多個傳感器的數據進行關聯,然后做的。

相比原來的算法,PDA有很多優點。

1)很重要的一點是模塊化,我們把目標識別和融合分開了,這使得算法更容易實現和調試。

2)傳感器測量值有效地和車輛目標關聯。右邊是一個示意圖,十字形表示雷達的探測目標,小矩形表示圖像探測到的目標。大矩形是融合的結果。對於雷達和攝像頭共同探測到的結果,我們進行了有效的融合。
3)傳感器的信息得到了充分利用。雷達和攝像頭的視野並不完全一樣。雷達長距離探測比較准確,但視野相對較窄。攝像頭長距離較弱,但視野較寬。有些目標只被單個的傳感器探測到,此時這個目標會得到保留並進行跟蹤。

 

(3)這里面有幾個概念需要了解清楚:

1)多目標跟蹤的核心是數據關聯,卡爾曼只是一種濾波算法,可以作為跟蹤來使用,但前提是

知道哪個目標對哪個目標,也就是知道了這個目標的上一次是對應於哪個的,不然無法處理。

JPDA是多目標跟蹤里面的數據關聯的內容,PDA是單個目標里面的數據關聯的內容。

2)融合的關鍵點:時間上同步(時間戳解決),空間上同步(標定解決)。

融合涉及到多個過程:目標關聯+目標濾波+目標跟蹤等。

 

 

 

最后的實現:

最后在圖像和雷達數據當中,需要解決幾個關鍵問題。

  1. 觀察值匹配問題, 如何驗證 圖像和毫米波得到的觀測值 與上一個周期的目標值相匹配。
  2. 數據融合問題, 如何將已經確認的雷達和圖像的觀測值 進行融合,得到當前目標值。
  3. 維護有效目標庫,為了對跟蹤序列的目標進行刪除、新建、跟蹤,需要對目標的個數進行限定。對於新目標,我們需要建立新的軌跡進行跟蹤。

 

NN+互補濾波,跟蹤用常速度模型來做。


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