专利名称：用于车道偏移警告系统的道路模拟方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车道偏移警告系统的道路模拟方法，更具体地说，涉及ー种用于车道偏移警告系统的方法，其中在驱动车辆的同时能精确模拟道路，即使由道路图象信号数据中的噪声引起误差的产生也是如此。
背景技术：
一种常规车道偏移警告系统，參照
图1，包括一个摄象机，如用来收集车道标记线和输出相应图象信号的串级盘式(CCD)摄象机；一个电子控制单元(ECU)，用来接收从摄象机输出的图象信号，使用预安装的程序处理图象信号以确定车辆是否偏离所在的车道，及如果确定车辆偏移出车道则输出报警信号；及一个报警単元，如果从ECU输出报警信号，则用来输出警报以提醒司机注意。在这样ー种常规车道偏移系统中，使用图象信号和预安装在E⑶中的程序进行道路模拟，以确定车辆是否偏移出车道。參照图2a，通过抽取和选择确定为道路车道标记线的可能指示的多个点、然后用直线连接诸点，进行道路模拟。然而，如果作为各种外部力(如无线电波干扰、给系统的物理冲击、不良零件及系统的操作)的结果在图象信号数据中产生噪声，则可能出现道路模拟误差，从而如图2b中所示那样失真车道标记线模拟。因而，可能导致两种严重后果当车辆编离车道时不警告司机，及当车辆没有偏移出车道时错误地输出警报。而且，需要复杂的硬件以抽取如上述那样确定为道路车道标记线的可能指示的点。最后，抽取这样的点的过程本来很慢，使得实时操作困难。这能导致以不合时的方式警告司机。已经形成的本发明努力解决以上问题。本发明的ー个目的在于提供一种用于车道偏移警告系统的道路模拟方法，其中在抽取车道标记线的一个边缘之后，精确地进行道路模拟，即使作为抽取车道标记线数据中的噪声的结果产生误差时也是如此。为了实现以上目的，本发明提供一种用于车道偏移警告系统的道路模拟方法。该方法包括步骤通过ー个收集车道标记线的图象和输出相应图象信号的摄象机、从车道标记线图象信号中除去噪声、及把图象信号划分成多种分辨率，抽取其中车辆正在行驶的车道的车道标记线的ー个边缘；通过输入车道边缘的最小数量的可能标记点、和通过对诸点使用最小平方法抽取两条最靠近地定义车道的直线，进行道路模拟，然后确定道路模拟是否完成；如果完成道路模拟，则通过根据摄象机的定位计算摄象机參数、及通过确定在图象坐标的象素之间的距离，计算车道宽度；及使用车道宽度的信息确定车辆是否偏离车道，并且如果确定车辆偏离车道则输出警报。根据本发明的一个特征，进行道路模拟的步骤进一歩包括步骤输入抽取的车道边缘的最小数量的可能标记点；得到ー个具有与车道边缘的可能标记点具有最小偏差的线性函数；及使用该线性函数得到限定车道的车道标记线。并入和构成说明书一部分的附图表明本发明的一个实施例，并且与描述一起用来解释本发明的原理
图1是用于车辆的常规车道偏移警告系统的方块 图2a是用来表明在图1酌常规车道偏移警告系统中车道标记线模拟的 图2b是用来表明在图1的常规车道偏移警告系统中车道标记线模拟的图，其中在图象信号数据中产生噪声；
图3是根据本发明的一个最佳实施例用于车道偏移警告系统的道路模拟方法的流程
图4是流程图，用来详细描述根据本发明ー个最佳实施例的道路模拟方法；
图5是曲线图，用来表明根据本发明一个最佳实施例的使用最小平方法的道路模拟。现在參照附图将详细地描述本发明的最佳实施例。图3是根据本发明的一个最佳实施例用于车道偏移警告系统的道路模拟方法的流程图。首先，在步骤S20，摄象机收集其中车辆正在行驶的车道的车道标记线的图象，然后把图象转换成图象信号并且输出。其次，在步骤S21从车道标记线图象除去噪声，此后在步骤S22把图象划分成多分辨率。以后，在保持多种分辨率的同时，在步骤S23迅速抽取车道标记线边缘。在步骤S23迅速抽取车道标记线边缘之后，在步骤S24进行道路模拟。就是说，输入车遭边缘的最小数量的可能标记，然后通过使用最小平方法(即“最小平方拟合-)抽取最紧密跟随标记的直线。其次，在步骤S25确定是否完成道路模拟过程。如果在步骤S25没有完成道路模拟，则过程返回步骤S23。然而，如果在步骤S25完成道路模拟，则在步骤S26计算根据摄象机的定位的摄象机參数，并且确定根据图象坐标的象素之间的距离的车道宽度。在该步骤之后，在步骤S27确定车辆是否偏离车道。如果在步骤S27车辆不偏离车道，则过程返回步骤S23。然而，如果在步骤S27车辆偏移出车道，则在步骤S28输出警报以提醒司机注意。图4是流程图，用耒详细描述根据本发明ー个最佳实施例的道路模拟方法。首先，在步骤S40输入抽取车遭边缘的最小数量的可能标记。其次，在步骤S41通过使用最小平方法由车道边缘的可能标记得到ー个具有最小偏差的线性函数。接着该步骤，在步骤S42使用线性函数得到限定车道标记的直线，由此完成道路模拟过程。图5是曲线图，用来表明根据本发明一个最佳实施例的使用最小平方法的道路模拟。如图中所示，使用最小平方法、或“最小平方拟合丹得到直线标记数据的ー种折衷拟合。就是说，在得到用于车道标记线的多个可能点之后，使用最小平方法找到跟随诸点流线的折衷直线。參照车道偏移警告系统的元件，下文将描述本发明以上方法的操作。ー个CXD摄象机安装在车辆上的预定位置处，并且该摄象机连接到ー个电子控制単元(ECU)上，ECU带有安装在其中的预定程序。当操作车辆时，摄象机收集车道标记线的图象，并且把相应图象信号输出到ECU，由此进行其中把图象信号输入到ECU的步骤S20。其次，执行其中使用中间滤波器从图象信号除去噪声的步骤S210在该操作之后，执行其中把图象信号划分成多种分辨率的步骤S22，由此能够迅速处理图象信号。就是说，在ECU中减小输入到其中的图象信号的象素数量，并且把象素划分成具有不同的分辨率。接着上面，E⑶执行步骤S23，并且从划分成具有不同分辨率的车道标记图象信号抽取车道标记边缘。其次，ECU进行其中执行道路模拟的步骤S24。更详细地，參照图4，在步骤S40输入抽取车道边缘的最小数量的可能标记。其次，执行步骤S41，通过使用最小平方法由车道边缘的可能标记得到具有最小偏差的线性函数。最后，在步骤S42，使用在步骤S41中的线性函数得到限定车道标记的直线，由此完成道路模拟过程。下面概述执行该操作的公式推导。、b:未知量…(I)
为了得到公式(I)中每个点的偏差(ri)，
ri=y1-y (x) =y1-(a+bx), i = 1,2,3, iL :测量坐标的总数量…(2)
偏差平方之和(R)
R= E (ri) 2=E (y1-a-bxi)2... (3)
得到使R的值最小的值把R相对于a和b的差分设置到O。差分(R/ a) = -2 E (y1-a-bxi) =0 差分(R/b)= -2E (x1-a-bxi) =0... (4)
如果把公式(4)写成矩阵形式
(A(l, 1)A(1，2)，A(2，1)A(2, 2)) (a，b) = (Zl，Z2)... (5)
用
A(Ll)=L A(l, I)= E xi zi= E yi A(l, 1)=E xj A(l, I)= E (xi)2 zi= L xi yi a和b是
a= [A (2，2) Zl-A (1，2)22]/d b=L A(l, 1)A(2, 2)- A(l, 2)A(2, I) 1/d... (6) d=A(l，l)A(l，2). A(1，2)A(2，1):确定的 测量车道标记点的轮廓如下
权利要求
1.一种用于车道偏移警告系统的道路模拟方法，包括步骤通过一个收集车遭标记线的图象和输出相应图象信号的摄象机、从车道标记线图象信号中除去噪声、及把图象信号划分成多种分辨率，抽取其中车辆正在行驶的车道的车道标记线的一个边缘；通过输入车道边缘的最小数量的可能标记点、和通过对诸点使用最小平方法抽取两条最靠近地定义车道的直线，进行道路模拟，然后确定道路模拟是否完成；如果完成道路模拟，则通过根据摄象机的定位计算摄象机参数、及通过确定在图象坐标的象素之间的距离，计算车道宽度；及使用车道宽度的信息确定车辆是否偏离车道，并且如果确定车辆偏离车道则输出警报。
2.根据本权利要求1所述的道路模拟方法，其中进行道路模拟的 步骤进一步包括步骤输入抽取的车道边缘的最小数量的可能标记点；得到一个具有与车道边缘的可能标记点具有最小偏差的线性函 数；及使用该线性函数得到限定车道的车道标记线。
全文摘要
一种用于车道偏移警告系统的道路模拟方法。该方法包括步骤抽取其中车辆正在行驶的车道的车道标记线的一个边缘；通过输入车道边缘的最小数量的可能标记点、和通过对诸点使用最小平方法抽取两条最靠近地定义车道的直线，进行道路模拟，然后确定道路模拟是否完成；如果完成道路模拟，则计算车道宽度；及使用车道宽度的信息确定车辆是否偏离车道，并且如果确定车辆偏离车道则输出警报。
文档编号G06T7/20GK103049917SQ201110307688
公开日2013年4月17日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者不公告发明人 申请人:上海日浦信息技术有限公司