一种客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及客运车辆驾驶安全领域，特别涉及客运车辆防止后车超车变道判断方 法及其预警装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，在我国公路运输业快速发展的同时，道路交通事故也居高不下，造成了大 量的人身伤亡和财产损失，特别是每一起大型公路客运车辆交通事故，造成的损失更为巨 大，给社会造成的影响也尤为严重。如何有效控制或杜绝客车不安全事故的发生，显得愈来 愈紧迫。
[0003] 众所周知，客车驾驶员的驾驶行为是保障客运车辆行驶安全的首要条件。通过认 真分析公路客运交通事故的原因，我们发现其中相当一部分与后方车辆驾驶员的超速变 道、抢道有着直接或间接的关系，这些行为不经意间就会导致被超车辆驾驶员被迫采用紧 急操作，从而引发矛盾纠纷和追尾、侧碰、甚至侧翻等交通事故。
[0004]目前，客运车辆针对防止后车超车并突然变道，仅仅是凭借驾驶员主观认知进行 预判，其缺点主要在于：第一，有相当一部分新手驾驶员在未做超车提示下，随意超车并变 道，作为客车驾驶员对超车车辆意向很难把握；第二，面对超车车辆驾驶员违规超车行为， 很多情况下，客车驾驶员被迫采用应急处理手段，无法提前采取有效措施；第三，事故发生 后不能为交管部门提供有效直观的判决依据。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一套适合客运车辆的防止后车超车变道判断方法及预警 装置，该预警装置采用图像技术、控制精确度高、使用成本低、适合规模化推广，还具有驾驶 员违规图像存储功能，为交管部门提供判决依据。
[0006] -种客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，包括以下步骤：
[0007] 步骤一，对安装在车辆上的摄像机进行标定，并利用摄像机采集车辆前方的车道 图像，对车道图像进行预处理；
[0008] 步骤二，左侧超车车辆的检测
[0009] 在车道图像中，选取车道图像左下角一块区域进行连续的三阶累积量的计算，根 据三阶累积量的变化判断当前车辆的左侧车道是否有超车；
[0010] 步骤三，前方车辆的识别与判定
[0011] 若左侧车道有超车，则对当前车辆的前方车道图像中出现的目标的边缘轮廓进行 获取，按照下式判定出现目标是否为车辆：
[0013] 上式中，H、W分别为目标边缘轮廓的高和宽，GO表示灰度值；
[0014] 若S大于设定的阈值T，则认为出现的目标为车辆；
[0015] 步骤四，若在当前车辆左侧车道超车的前方存在车辆B，或当前车辆的正前方存在 车辆C，则对B和C的位置进行判断，并根据判断结果确定是否报警。
[0016] 进一步地，所述的步骤二的具体过程包括：
[0017] 在车道图像中，选取车道图像左下角一块
的区域，对该区域进行一系列 的图像抓取，并从抓取的第η+1 (η多2)帧图像开始，按照下式进行三阶累积量C3的计算：
[0021] 上式中，《/"__,仏,为第η-1帧、第η帧和第η+1帧图像的三阶矩，气、…分 别表示第n-1帧、第η帧和第n+1帧图像的一阶矩，.、:wCK和"\^±1分别为第η帧和 η+1帧、第η_1帧和η帧、第η_1帧和η+1帧图像之间的二阶矩；
[0022] 当ε 2. 5Xmax ε n i时，判定当前车辆的左侧车道有超车；
[0023] 当ε n< 2. 5Xmax ε n i时，判定当前车辆的左侧车道无超车；
[0024] 其中ε "和max ε n i分别表示第η帧图像时的三阶累积量变化值和前n-1帧图像 中最大的三阶累积量变化值。
[0025] 进一步地，所述的步骤三中，对当前车辆前方车道图像中出现的目标边缘轮廓的 具体过程为：
[0026] 若步骤二在第k帧图像中判定有超车，则在第k+Ι帧图像中采用最大类间法进 行阈值分割，阈值分割之后得到二值图像，其中目标的像素灰度值为〇,背景像素灰度值为 255;扫描图像得到垂直、水平方向的像素灰度投影直方图，设定阈值为220,当统计直方图 中连续数组像素平均值小于该阈值时，则认为该目标即为车辆，记录该位置的边缘坐标，得 到目标的左右边缘轮廓；同理可得到目标的底部边缘和上边缘轮廓。
[0027] 进一步地，所述的步骤四中，对B和C的位置判断的具体过程包括：
[0028] a.车道线方程的获取
[0029] 对第k+Ι帧图像进行图像预处理并进行二值化处理，利用阈值分割法对预处理后 的k+Ι帧图像进行分割，用一个或几个阀值将图像的灰度直方图分类，把灰度值在同一个 范围内的像素归为同一个物体，对于左右两侧的车道，采用Sobel算子分别对左右两侧车 道的水平进行检测，采用的Sobel算子如下：
[0031] 上述Sobel算子中4、Sr分别表示右侧、左侧车道所使用的模板算子；
[0032] 利用Hough变换算法实现车道线的提取，得到左右两侧车道线的方程；
[0033] b.车道宽度的计算
[0034] 在图像平面坐标系下，将左侧车道线上的各点（U1, V1)和右侧车道线上的各点 (ui+1，vi+1)转化为道路平面坐标系中对应的点（X^yi)和（x i+1，yi+1)，并从点（X^yi)和 (xi+1，yi+1)中筛选出满足以下公式的两点c(x3, y3)和d(x4, y4):
[0035] (y4_y3) / (x4-x3) = 〇
[0036] 则由此可获得当前车辆所在的车道宽度为：
[0037] dwldth= Ix4-X3
[0038] c.前方车辆位置的判断
[0039] 将步骤三中识别出的车辆用矩形框标记出来，求取该矩形框底边中点A的图像平 面坐标A(Unild，Vnud)以及车道图像平面底边中点0的图像平面坐标0(u' _)，并将这
两个坐标转换为道路平面坐标系中对应的坐标a(Xnid，ynid)以及〇( x' nid，y' nid); >则表示前方车辆在当前车辆的左侧车道； ?则表示前方车辆在当前车辆所在的车道；
[0043] 同时可以得出前方车辆与当前车辆的水平距离dlength= |y ^-y' ^ldI。
[0044] 进一步地，所述的步骤四中，根据判断结果确定是否报警的过程为：
[0045] 当前车辆前方同时存在车辆B和C时，按照公Sdlaigth= |ymid_y' 分别计算出 B、C两车与本车的水平距离'和d ω，若dBA〈dtt，则进行报警；
[0046] 当前车辆前方只存在车辆B时，进行报警。
[0047] -种用于实现前述方法的装置，包括：
[0048] 图像采集模块，由摄像机和图像解码器组成，其中摄像机安装在车辆前部挡风玻 璃的内侧，斜指向前方车道；
[0049] 液晶显示器，通过USB接口与数字信号处理器连接；
[0050] 存储硬盘，用于存储摄像机采集的车道图像；
[0051] 报警模块，由发光二极管和蜂鸣器组成；
[0052] 所述的数字信号处理器连接图像解码器、存储硬盘、发光二极管和蜂鸣器。
[0053] 进一步地，所述的摄像机依靠支架固定在车辆前挡风玻璃的内侧，摄像机的安装 高度为1.66米，倾斜角为15.4°。
[0054] 进一步地，所述的数字信号处理器、液晶显示器、报警模块、存储硬盘分别通过螺 栓固定在一个金属壳体内，金属壳体通过支架以及螺栓固定在客运车辆仪表盘的上方。
[0055] 本发明的防止后车超车变道预警装置，体积小、操作简单、产品制造成本价低，具 有较大的市场竞争力。基于上述后方车辆超车变道预警装置的判断方法，其道路图像的处 理、前方车辆所处位置计算、左侧车道车辆超越行驶状态的判断以及预警都是由高速数字 信号处理器完成，可靠