《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于方向一致?lián)p失的輕量車道線檢測(cè)
基于方向一致?lián)p失的輕量車道線檢測(cè)
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全 6期
陸智臣,吳麗君,陳志聰,林培杰,程樹英
(福州大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院,福建 福州350108)
摘要: 目前,輕量型車道線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)存在彎道檢測(cè)效果差、網(wǎng)絡(luò)感受野不夠與實(shí)時(shí)性受限等問題,故提出了一種改進(jìn)的輕量型車道線檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)模型。首先,為提高彎道檢測(cè)效果,設(shè)計(jì)了一種方向一致?lián)p失,以使模型適用于彎道場(chǎng)景。其次,為在增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的同時(shí)提高其感受野,提出將自注意力機(jī)制與RepVGG相融合的網(wǎng)絡(luò)作為模型的主干網(wǎng)絡(luò)。該模型在CULane測(cè)試集上測(cè)試的總F1-measure達(dá)到了70.7%,在Tusimple測(cè)試集上測(cè)試的準(zhǔn)確率達(dá)到95.92%,其平均推斷速度達(dá)到了408 FPS。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該模型相較于目前輕量型模型在性能上有一定的提升,尤其對(duì)彎道場(chǎng)景下的車道線檢測(cè)效果提升明顯。
中圖分類號(hào): U495;TP391.41
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
DOI: 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.06.010
引用格式: 陸智臣,吳麗君,陳志聰,等. 基于方向一致?lián)p失的輕量車道線檢測(cè)[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全,2022,41(6):57-63,72.
Lightweight lane line detection based on directional consistency loss
Lu Zhichen,Wu Lijun,Chen Zhicong,Lin Peijie,Cheng Shuying
(School of Physics and Information Engineering,F(xiàn)uzhou University,F(xiàn)uzhou 350108,China)
Abstract: At present, the lightweight lane line detection network has problems such as poor curve detection effect, insufficient network receptive field and limited real-time performance.Therefore, this paper proposes an improved lightweight lane detection network model. Firstly, to improve the curve detection effect, a direction consistency loss is designed to make the model suitable for the curve scene.Secondly, in order to improve the real-time performance of the network while improving the receptive field, a fusion network of self-attention mechanism and RepVGG is proposed as the backbone network of the model. The total F1-measure of the model tested on the CULane test set reached 70.7%, the accuracy of the test on the Tusimple test set reached 95.92%, and its average inference speed reached 408 FPS. The experimental results show that the model has a certain improvement in performance compared with the current lightweight model, especially the lane line detection effect in the curve scene is significantly improved.
Key words : deep learning;lane detection;directional consistency loss;lightweight network

0 引言

近年來,自動(dòng)駕駛技術(shù)得到了快速發(fā)展。車道檢測(cè)是自動(dòng)駕駛和輔助駕駛中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),在運(yùn)動(dòng)規(guī)劃中起著重要的作用。傳統(tǒng)的車道檢測(cè)方法,如霍夫變換 Li[1]、齊美彬等[2],在較為理想的場(chǎng)景下可以檢測(cè)出車道線,但容易受到其他物體的干擾。為了提高在有遮擋、不清晰場(chǎng)景下的檢測(cè)精度,Son等[3]使用卡爾曼濾波器的跟蹤算法做車道檢測(cè)中,文獻(xiàn)[4]還進(jìn)一步使用了隨機(jī)樣本一致性算法來消除一些非車道特征區(qū)域。該方法在輕微遮擋時(shí)可以有效提升檢測(cè)精度,但在嚴(yán)重遮擋的情況下檢測(cè)效果仍然較差。

深度學(xué)習(xí)發(fā)展迅速,在車道檢測(cè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用?,F(xiàn)有基于深度學(xué)習(xí)的車道線檢測(cè)根據(jù)其檢測(cè)思路不同,可分為基于分割、分類、回歸以及利用時(shí)域信息的車道線檢測(cè)方法。其中,Neven[5]、Chen[6]將車道先檢測(cè)作為一種分割任務(wù),提出使用實(shí)例分割的方法來檢測(cè)車道線,其精度較高且可以同時(shí)檢測(cè)多個(gè)車道線,但基于分割的方法要對(duì)圖像中每個(gè)像素進(jìn)行分類,計(jì)算量較大。為了減小計(jì)算量,Hou等[7]提出了自我蒸餾的方法減小網(wǎng)絡(luò)參數(shù)量,通過計(jì)算高層特征的注意力特征圖來反饋給淺層網(wǎng)絡(luò),以提高淺層網(wǎng)絡(luò)的特征提取能力,可達(dá)到較深網(wǎng)絡(luò)的精度,但本質(zhì)上還是一種基于分割的方法,計(jì)算量仍然較大。為了讓網(wǎng)絡(luò)計(jì)算速度更快,Qin等[8]提出基于逐行分類的方法做車道線檢測(cè),將分割任務(wù)的逐像素點(diǎn)分類變?yōu)榱酥饌€(gè)anchor分類,推理速度相比于分割的方法快。但在主干網(wǎng)絡(luò)使用的ResNet-18中有特征堆疊,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)推斷速度仍然受限。不同于其他物體,車道線具有縱向跨度大的結(jié)構(gòu)特性,為了利用上下文信息,Pan等[9]提出了SCNN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),通過從多個(gè)方向提取特征圖像素之間的相關(guān)性,增加主干網(wǎng)絡(luò)的感受野,提升車道線的分割效果。但SCNN結(jié)構(gòu)會(huì)計(jì)算特征圖在各個(gè)不同方向上像素間相關(guān)性,計(jì)算復(fù)雜度大,實(shí)時(shí)性差。此外,因?yàn)檐嚨谰€可視為一個(gè)三次多項(xiàng)式構(gòu)成的曲線,所以Tabelini等[10]提出了PloyNet回歸計(jì)算三次多項(xiàng)式的系數(shù)。由于只要回歸出多項(xiàng)式的系數(shù),因此該方法檢測(cè)速度比分割的方法速度快,但如果多項(xiàng)式的常數(shù)量有偏差時(shí)就會(huì)導(dǎo)致整條車道線出現(xiàn)偏移。也有工作利用時(shí)域信息去檢測(cè)車道線,Ko等[11]提出可在主干網(wǎng)絡(luò)之后加入Conv-LSTM,通過提取主干網(wǎng)絡(luò)輸出特征圖的時(shí)域信息,提高檢測(cè)精度,但由于Conv-LSTM計(jì)算量太大,因此會(huì)導(dǎo)致實(shí)時(shí)性不夠。




本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載http://theprogrammingfactory.com/resource/share/2000004536




作者信息:

(福州大學(xué) 物理與信息工程學(xué)院,福建 福州350108)




微信圖片_20210517164139.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng),未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。