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  • DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CARRILES DE UNA CARRETERA INTERURBANA Y DETECCIÓN DE MANIOBRAS DE CAMBIO DE CARRIL MEDIANTE LÁSER ROTATIVO

    JULIO 2017

    Fernando Castellanos Sánchez

    DIRECTOR DEL TRABAJO FIN DE GRADO:

    Felipe Jiménez Alonso

    TRABAJO FIN DE GRADO PARA

    LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE

    GRADUADO EN INGENIERÍA EN

    TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

  • Universidad Politécnica de Madrid

    Escuela Técnica Superior de Ingienieros Industriales

    TRABAJO DE FIN DE GRADO

    DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CARRILES

    DE UNA CARRETERA INTERURBANA Y

    DETECCIÓN DE MANIOBRAS DE CAMBIO DE

    CARRIL MEDIANTE LÁSER ROTATIVO

    GRADO EN INGENIERÍA EN TECNOLOGÍAS INDUSTRIALES

    Autor: Fernando Castellanos Sánchez

    Tutor: Felipe Jiménez Alonso

    Julio 2017

  • Agradecimientos

    4 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

    AGRADECIMIENTOS

    A Felipe Jiménez Alonso, profesor de la Escuela Técnica Superior De Ingenieros

    Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid, y a Miguel Clavijo Jiménez,

    investigador de la Unidad de Sistemas Inteligentes del Instituto Universitario de

    Investigación del Automóvil. Por su disposición, ayuda y colaboración en la realización

    del trabajo.

    Al Instituto Universitario de Investigación del Automóvil, INSIA. Por el equipo aportado

    para la toma de datos del trabajo.

    A mi familia y amigos, por su apoyo durante estos años de carrera.

  • Determinación de carriles y detección de cambios de carril mediante láser rotativo

    Fernando Castellanos Sánchez 5

    ÍNDICE DE CONTENIDO

    RESUMEN .................................................................................................................. 12

    1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 15

    2. OBJETIVOS Y METODOLOGÍA ............................................................................. 16

    2.1. Objetivos .......................................................................................................... 16

    2.2. Metodología ..................................................................................................... 17

    2.2.1. Equipo utilizado.......................................................................................... 18

    2.2.1. Fases del proyecto ..................................................................................... 17

    2.2.1.1. Estudio de la tecnología del láser rotativo ........................................... 17

    2.2.1.2. Desarrollo del algoritmo ....................................................................... 17

    2.2.1.3. Análisis de los resultados obtenidos .................................................... 18

    2.2.2. Entorno de programación ........................................................................... 18

    3. CONCEPTOS Y ALGORITMOS APLICADOS ........................................................ 22

    3.1. Descarte de puntos que no representen marcas viales .................................... 24

    3.1.1. Eliminación de los planos del láser de índice negativo ............................... 24

    3.1.2. Descarte según las coordenadas respecto al láser .................................... 24

    3.1.3. Algoritmo de agrupamiento de puntos ........................................................ 25

    3.1.4. Filtrado de los puntos en los laterales del asfalto ....................................... 26

    3.1.5. Descarte de puntos según reflectividad ..................................................... 28

    3.2. Condiciones geométricas impuestas a los conjuntos de puntos ....................... 29

    3.3. Identificación del carril en que se encuentra el vehículo ................................... 30

    3.4. Cálculo de carriles partiendo del que se encuentra el vehículo ........................ 33

    3.5. Ajuste de las curvas representativas de las líneas de carril .............................. 34

    3.6. Utilización de los fotogramas ya calculados de cara a los nuevos cálculos ...... 38

    3.7. Determinación de los cambios de carril ............................................................ 39

    4. DESCRIPCIÓN DE LAS FUNCIONES Y PROCEDIMIENTOS UTILIZADOS ......... 40

    4.1. Control general de la ejecución del programa................................................... 44

    4.2. Determinación de los carriles sin información de fotogramas previos ............... 47

    4.3 Filtrado de datos ................................................................................................ 50

    4.4. Agrupamiento de puntos .................................................................................. 53

    4.5. Localización de los laterales de la vía .............................................................. 59

    4.6. Obtención del carril de circulación del vehículo ................................................ 75

    4.6.1. Obtención de los grupos ............................................................................ 76

    4.6.2. Descarte de puntos .................................................................................... 79

    4.6.3. Búsqueda de marcas viales de carril .......................................................... 82

    4.6.4. Definición de las regiones entorno a las marcas viales localizadas ............ 85

    4.6.5. Intersección entre regiones ........................................................................ 86

    4.6.6. Agrupamiento de los puntos según constituyan líneas de carril o marcas .. 87

    4.6.7. Utilización de grupos a los que se les ha encontrado relación ................... 88

    4.6.8. Creación de las regiones auxiliares con dichos grupos .............................. 90

    4.6.9. Ordenación de las líneas de carril localizadas ........................................... 94

    4.7. Obtención de los carriles restantes sin información de fotogramas previos ...... 99

    4.8. Ajuste de curvas representativas de líneas de carril ....................................... 103

  • Índice de contenido

    6 Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales (UPM)

    4.9. Comprobación de la existencia de líneas de carril .......................................... 111

    4.10. Adición de líneas de carril en los laterales de las localizadas ....................... 116

    4.11. Eliminación de posibles carriles exteriores a la vía ....................................... 120

    4.12. Representación gráfica ................................................................................. 122

    4.13. Determinación de los carriles con información de fotogramas previos .......... 125

    4.14. Estudio de la cantidad de información disponible ......................................... 130

    5. ENSAYOS REALIZADOS Y RESULTADOS OBTENIDOS ................................... 132

    5.1. Ensayos realizados ........................................................................................ 132

    5.2. Toma de datos ............................................................................................... 134

    5.2.1. Formato de los datos tomados por el láser .............................................. 134

    5.3. Calibración del láser ....................................................................................... 136

    5.3.1.Cálculo en la baca .................................................................................... 137

    5.3.2. Cálculo en el parachoques delantero ....................................................... 139

    5.3.3. Selección de la posición óptima para la toma de datos en los ensayos ... 141

    5.4. Resultados ..................................................................................................... 147

    5.4.1. Casos particulares ................................................................................... 148

    5.4.1.1. Influencia del arcén ........................................................................... 148

    5.4.1.2. Variación de la posición de las marcas viales respecto a los planos . 148

    5.4.1.3. Ausencia de información del carril del vehículo ................................. 150

    5.4.1.4. Ausencia de información del carril más distante lateralmente ............ 151

    5.4.1.5. Determinación incorrecta del carril del vehículo ................................. 151

    5.4.1.6. Información presente en un único semieje longitudinal ...................... 152

    5.4.1.7. Región de alta reflectividad en el centro de la vía .............................. 153

    5.4.1.8. Cabio de carril del vehículo ............................................................... 153

    5.4.1.9. Efecto de la circulación con otros vehículos ...................................... 154

    5.4.1.10. Efecto de la presencia de un carril de incorporación ........................ 155

    5.4.2. Análisis sobre diversos fotogramas .......................................................... 158

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