性以及智能性高，还可以把超车变道车辆的图像传输到存储硬盘中， 当发生交通事故时，可以为交管部门提供判决依据。该装置可以有效防止因后车在超车变 道过程中所发生的交通事故，切实提高公路客运安全管理的科技含量与能力，进而达到有 效改善我国公路客运安全性和提高公路客运的营运效益及保持行业可持续发展的目的。
【附图说明】
[0056] 图1为本发明的摄像机的安装示意图；
[0057] 图2为本发明的硬件结构示意图；
[0058] 图3为本发明方法的流程图；
[0059] 图4为标定板标定示意图；
[0060] 图5(a)和图5(b)为本发明判定需要报警的两种工况示意图；
[0061 ] 图6为目标边缘轮廓的标记示意图；
[0062] 图7为两侧车道线识别示意图；
[0063] 图8为道路坐标系不意图；
[0064] 图9为摄像机坐标系不意图；
[0065] 图10为图像平面坐标系及像素坐标系示意图；
[0066] 图11为中点坐标取定示意图；
[0067] 图中的标记分别表示：1 一图像采集模块，2-金属壳体，3-数字信号处理器，4一 液晶显示器，5-报警模块，6-存储硬盘。
【具体实施方式】
[0068] 本发明的基本原理是通过使用CCD图像传感器在短时间内拍摄前方环境的瞬时 图像，然后经过图像解码芯片把图像信号传输到高速信号数字处理器中，高速信号数字处 理器通过程序判断左侧超车车道是否有超车车辆信息，结合前方车道车辆状况综合分析判 断，如果存在超车车辆会有变道可能性时，例如：前方车道仅左前侧车道有车或左前侧车 道车辆车距小于本车道前车与本车车距时，系统装置将会通过使用发光二极管和蜂鸣器向 驾驶人进行提示，为客运车辆在道路上的安全行驶提供辅助帮助；此外，系统装置还会把超 车变道车辆的违规图像传输到存储硬盘中，当发生交通事故时，可以为交管部门提供判决 依据。
[0069] -、装置部分
[0070] 参照图1，用于实现本发明方法的装置，包括：
[0071] 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；
[0072] 液晶显示器，通过USB接口与数字信号处理器连接；
[0073] 存储硬盘，用于存储摄像机采集的车道图像；
[0074] 报警模块，由发光二极管和蜂鸣器组成；
[0075] 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。
[0076] 其中摄像机采用CCD摄像机，摄像机的安装高度h为1. 66米，倾斜角α为15. 4°， 镜头朝向前方偏下。
[0077] 高速数字信号处理器、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，其中，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，如图2所 不。
[0078] 本实施例中摄像机采用1/4〃S0NY机器视觉专用的WAT-231S2工业摄像机，有效像 素600万，图像解码芯片的型号为TVP5145。图像解码器的输出信号通过USB2. O数据线与 高速数字信号处理器3的VPl 口连接。
[0079] 装置的高速数字信号处理器3的VPO 口电连接液晶显示器的视频线，高速数字信 号处理器的GP0[15]脚电连接报警模块的发光二极管，高速数字信号处理器的GP0[13]脚 电连接报警模块的蜂鸣器，高速数字信号处理器3扩展资源的标准IDE硬盘接口电连接存 储硬盘6。
[0080] 本实施例中，高速数字信号图像处理器的型号为TMS320DM642。液晶显示器的型号 为MKS-7082,发光二极管的型号为SMD0802,蜂鸣器的型号为SFM-27,存储硬盘的型号为希 捷 ST4000DX001 5900。
[0081] 本实施例中使用摄像机在短时间内拍摄前方环境的连续序列的瞬时图像，然后经 过图像解码器把图像信号传输到高速信号数字处理器（TMS320DM642)中，高速信号数字处 理器通过程序判断车辆超车车辆是否会有变道的可能性，当前方车道仅左前侧车道有车或 左前侧车道车辆车距小于本车道前车与本车车距时，装置将会通过使用发光二极管和蜂鸣 器向驾驶人进行提示，为客运车辆在道路上的安全行驶提供辅助帮助；此外，装置还会把此 时超车车辆图像传输到存储硬盘中，当发生交通事故时，可以为交管部门提供判决依据。
[0082] 二、方法部分
[0083] 采用上述装置实现客运车辆车道偏离判断方法，参照图3,具体步骤如下：
[0084] -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：
[0085] 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；
[0086] (1)相机标定过程
[0087] 首先制作标定板，标定板上有标定图形，变换标定位置，利用摄像机采集的这些图 像进行标定，标定图形选用黑白相间的正方形方框，正方形的边长为l〇cm，如图4所示，标 定板每个方向上共有6-7个方框，在摄像机的可视范围内变换标定板的位置，在不同位置 采集标定板图像，然后将这些图像导入到Math Works公司的数学处理软件MATLAB200%中 利用标定工具箱Toolbox_calib进行标定，就能得到摄像机的内部参数和外部参数。其中 Toolbox_calib是Matlab提供给用户用于二维摄像机矫正或摄像机标定的工具箱，对于用 户而言只需将图片放入该工具箱中按步骤操作即可。
[0088] 摄像机标定得到的内部参数主要有：有效焦距f，扭曲系数f。及畸变系数k。，这些 参数反应了摄像机本身所带来的图像畸变。摄像机标定得到的外部参数有摄像机距地面高 度h，与车侧距离d，自转角γ，俯仰角α。
[0089] (2)车道图像预处理过程
[0090] 装置开始工作后，摄像机采集车道图像，并将采集到的车道图像通过图像解码器 和USB2. 0数据线实时传输到数字信号处理器中，供高速数字信号处理器进行下一步的图 像处理过程。
[0091] 图像预处理包括去除道路图像中的无用点及干扰点。在实际的图像获取过程中， 由于路面情况比较复杂，可能存在污迹、杂物干扰，将采集到的道路图像进行滤波，滤除部 分随机噪声，因此需要用维纳滤波法进行图像的噪声处理，维纳滤波可实现自适应去噪。
[0092] 由于摄像机获取的道路图像对比度有时候会比较低，所以可以采用直方图灰度变 换来改善图像的对比度，Matlab的图像处理工具箱中有一个imadjust O灰度变换函数，它 可将图像的灰度值重新进行映射，使之填满整个灰度值所允许的范围（〇, 255)。
[0093] 步骤二，左侧超车车辆的检测
[0094] 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；
[0095] 一般在高速公路上，超车道位于正常行驶车道的左侧，为此只需对图像的左侧进 行监测，同时考虑超越车辆最先在图像的底部出现，因此只需对图像左下角的一小块区域 进行三阶累积量的计算，具体为：
[0096] 在车道图像中，选取车道图像左下角一 ±夫
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：
[0098] 该公式的推导过程如下：
[0099] 在图像应用中，图像f(i，j)可用下述模型描述：
[0100] f(i,j) = mlf (i, j)+δ f(i, j)w(i, j)
[0101] 上式中mlf(i，j)、Sf(i，j)分别表示图像中点（i，j)邻域中的均值与方差， ω (i，j)表示一个均值为O单位方差的高斯过程。对于某像素点（2M