摄像机镜头的水平视野角；a为摄像机的俯仰角；
[0152] 从点（Xi, yj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):
[0153] (y4_y3) / (x4-x3) = 〇
[0154] 即该两点的连线与车道线相垂直，那么这两点之间的距离即为车道宽度，则由此 可获得当前车辆所在的车道宽度为：
[0155] dwldth= Ix4-X3
[0156] c.前方车辆位置的判断
[0157] 如图11所示，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(Unud，Vnild)以及车道图像平面底边中点0的图像平面坐标 〇(V Md，，Md)，并将这两个坐标转换为道路平面坐标系（ObHZJ中对应的坐标 a(Xnld，ynud)以及 〇(X' md，y' H11 d)；
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；
[0161] 同时可以得出前方车辆与当前车辆的水平距离dlOTgth= |ynild-y' _|。
[0162] 由于在以下两种工况中超车车辆变道的可能性极大，在检测到左侧车道有车辆D 超越时均需要进行预警并将超车车辆信息存储至硬盘之中：
[0163] ①当检测到前方车道都有车时，参照图5(a)中的B车和C车，按照公式dlOTgth = y"nd-太分别计算出B、C两车与本车的水平距离'和dCA，若dBA〈d tt，则进行报警；
[0164] ②当前车辆前方只存在车辆B正在行驶时，如图5(b)所示，进行报警。
【主权项】
1. 一种客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，其特征在于，包括以下步骤： 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； 步骤二，左侧超车车辆的检测 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； 步骤三，前方车辆的识别与判定 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：上式中，H、W分别为目标边缘轮廓的高和宽，G()表示灰度值； 若S大于设定的阈值T，则认为出现的目标为车辆； 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。2. 如权利要求1所述的客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，其特征在于，所 述的步骤二的具体过程包括：像抓取，并从抓取的第n+l(n多2)帧图像开始，按照下式进行三阶累积量C3的计算：上式中，"V,/A+1为第n_l帧、第n帧和第n+1帧图像的三阶矩，'-,、wV,分别 表示第n-1帧、第n帧和第n+1帧图像的一阶矩，和《^_分别为第n帧和n+1 帧、第n_l帧和n帧、第n_l帧和n+1帧图像之间的二阶矩； 当en>2. 5XmaXe":时，判定当前车辆的左侧车道有超车； 当en<2. 5Xmaxe ，判定当前车辆的左侧车道无超车； 其中e"和maxen i分别表示第n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。3. 如权利要求1所述的客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，其特征在于，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： 若步骤二在第k帧图像中判定有超车，则在第k+1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。4. 如权利要求3所述的客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，其特征在于，所 述的步骤四中，对B和C的位置判断的具体过程包括： a. 车道线方程的获取 对第k+1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+1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：上述Sobel算子中SpSr分别表示右侧、左侧车道所使用的模板算子； 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； b. 车道宽度的计算 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（xi+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): (y^ys) / (X4-X3) =o 则由此可获得当前车辆所在的车道宽度为： d*idth=Ix 4_X3 C.前方车辆位置的判断 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(Xnild，ynild)以及o(x' -,y' _);同时可以得出前方车辆与当前车辆的水平距离dlOTgth= |ynild-y' _|。5. 如权利要求4所述的客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法，其特征在于，所 述的步骤四中，根据判断结果确定是否报警的过程为： 当前车辆前方同时存在车辆B和C时，按照公Sdlaigth= |ymid_y' ^idI分别计算出B、C两车与本车的水平距离dBA和deA，若dBA〈deA，则进行报警； 当前车辆前方只存在车辆B时，进行报警。6. -种用于实现如权利要求1至5中任一权利要求所述方法的装置，其特征在于，包 括： 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； 液晶显示器，通过USB接口与数字信号处理器连接； 存储硬盘，用于存储摄像机采集的车道图像； 报警模块，由发光二极管和蜂鸣器组成； 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。7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，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°。8. 如权利要求6所述的装置，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明公开了一种客运车辆防止后车超车后突然变道判断方法及装置。该装置包括图像采集模块、液晶显示器、报警模块、存储硬盘以及数字信号处理器。所述的方法是通过摄像机采集车道图像，首先判断左侧车道是否有车辆处于超车状态，在此基础上结合前车车道车辆行驶状态，如果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即超车车辆会有变道可能性时，系统装置将会报警，同时把超车变道车辆图像传输到存储硬盘中。该装置和方法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，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。
【IPC分类】G06T7/00, G08G1/16
【公开号】CN105047019
【申请号】CN201510394944
【发明人】魏朗, 周劲草, 刘永涛, 田顺, 张在吉
【申请人】长安大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月7日