一种车道偏离预警方法
【专利摘要】本发明提供一种车道偏离预警方法，车道偏离预警方法包括视频采集装置安装和参数标定步骤、图像预处理步骤、边缘检测步骤、车道线识别步骤和车道偏离预警时间确定步骤，其包括：车辆偏航距离计算步骤：根据视频采集装置标定的外部参数、内部参数和坐标变换关系计算出车辆偏航距离；预压车道时间估算步骤；车道偏离判断步骤：设定车道偏离时间阈值，当所述预压车道时间小于车道偏离时间阈值时，进行车道偏离预警。本发明可提高车道偏离报警的抗噪声和抗干扰的能力，使车道偏离预警可靠性提高，降低虚警率和漏警率，并提高估计预压车道时间的准确性，以给出有效的车道偏离预警。
【专利说明】一种车道偏离预警方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及行车安全辅助【技术领域】，具体涉及一种车道偏离预警方法及预压车道时间估算方法。
【背景技术】
[0002]车道偏离报警(Lane Departure Warning,简称:LDW)系统是高级驾驶辅助系统(Advanced Driver Assistance Systems,简称:ADAS)的其中一种，是一项汽车驾驶安全辅助系统。当传感元件侦测到车辆偏离车道时，若驾驶者因疲劳或疏忽而未打下转换车道的方向灯讯号，系统会发出警示讯号以提醒驾驶者返回车道。车道偏离报警(LDW)系统目前以摄像头为主要传感器，基于机器视觉技术探测并跟踪车道线，结合驾驶员特性判断车辆是否有偏离出车道的危险，危险时为驾驶员提供声音、灯光及震动警示。
[0003]由于道路环境复杂多变，现有的基于图像处理技术的车道偏离预警方法仍面临许多挑战，还存在不足和需要改进的地方:不同的天气状况，白天黑夜光照差异，以及阴影等因素影响光线变化，给图像处理增加困难；隔离带、护栏、车道箭头及车辆的干扰，影响车道线检测的准确性。因此，车道偏离预警系统工作可靠性有待提高，需降低虚警率和漏警率，并需提高估计预压车道时间的准确性，以给出有效的车道偏离预警。
[0004]并且，目前车道偏离时间(Time to Lane Crossing,简称:TLC)的计算方法一般是先计算车辆偏航距离和偏航角，通过偏航角和车速计算车辆侧向偏航速度，再通过偏航距离和侧向偏航速度估算出车辆预压车道时间，但在工程应用中，车辆在行驶过程中不能保持绝对平稳，车载摄像头难免会出现抖动现象，这直接会影响偏航角的计算，由于车辆是高速行驶的，两三度的偏航角误差都可能会导致TLC的计算误差超过允许范围，因此，这种方法在实际应用中不太可靠。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供一种车道偏离预警方法，可提高车道偏离报警的抗噪声和抗干扰的能力，使车道偏离预警可靠性提高，降低虚警率和漏警率，并提高估计预压车道时间的准确性，以给出有效的车道偏离预警。
[0006]本发明提供一种车道偏离预警方法，包括:
[0007]1.视频采集装置安装和参数标定步骤，具体包括:
[0008](i)在汽车横向中央位置安装摄像头，记录视频采集装置的外部参数:摄像头与水平地面高度D、摄像头到汽车左右两侧的垂直距离dl和dr、摄像头俯角Θ ° ;
[0009](ii)标定视频采集装置内部参数，确定图像坐标系和世界坐标系的映射关系；
[0010]I1.图像预处理步骤，包括采集检测区域的彩色图像、确定检测区域、对图像进行灰度化处理和中值滤波去噪；
[0011]其特征在于，还包括:
[0012]II1.边缘检测步骤，包括采用局部最大差值法提取图像边缘梯度、采用最大类间方差法对边缘图像进行二值化处理、对二值化后的边缘图像进行细化、噪点去除处理；
[0013]IV.车道线识别步骤，通过Hough变换检测出多条直线，选定符合要求的车道线；
[0014]V.车道偏离预警时间确定步骤，具体包括:
[0015](i)车辆偏航距离计算步骤:根据视频采集装置标定的外部参数、内部参数和坐标变换关系计算出车辆偏航距离；
[0016](ii)预压车道时间估算步骤，具体包括:
[0017]①获取车辆偏航距离点序列:当车辆开始偏离非报警区时，每处理一帧图像，获得该时刻的车辆偏航距离；
[0018]②分析车辆偏航距离点序列，其短时间内点分布近似直线，当车辆偏航距离达到预设偏航阈值时，开始循环获取车辆偏航距离点序列；
[0019]③根据获取的设定时间段内的偏航距离点序列，建立偏航距离点序列趋势模型，估算预压车道时间；
[0020](iii)车道偏离判断步骤:设定车道偏离时间阈值，当所述预压车道时间小于车道偏离时间阈值时，进行车道偏离预警。
[0021]作为本发明的改进方案，所述1.视频采集装置安装和参数标定步骤将图像坐标系和世界坐标系的映射关系确定为:
【权利要求】
1.一种车道偏离预警方法，包括: 1.视频采集装置安装和参数标定步骤，具体包括: (i)在汽车横向中央位置安装摄像头，记录视频采集装置的外部参数:摄像头与水平地面高度D、摄像头到汽车左右两侧的垂直距离dl和dr、摄像头俯角Θ ° ; (?)标定视频采集装置内部参数，确定图像坐标系和世界坐标系的映射关系； I1.图像预处理步骤，包括采集检测区域的彩色图像、确定检测区域、对图像进行灰度化处理和中值滤波去噪； 其特征在于，还包括: II1.边缘检测步骤，包括采用局部最大差值法提取图像边缘梯度、采用最大类间方差法对边缘图像进行二值化处理、对二值化后的边缘图像进行细化、噪点去除处理； IV.车道线识别步骤，通过Hough变换检测出多条直线，选定符合要求的车道线； V.车道偏离预警时间确定步骤，具体包括: (i)车辆偏航距离计算步骤:根据视频采集装置标定的外部参数、内部参数和坐标变换关系计算出车辆偏航距离； (?)预压车道时间估算步 骤，具体包括: ①获取车辆偏航距离点序列:当车辆开始偏离非报警区时，每处理一帧图像，获得该时刻的车辆偏航距离； ②分析车辆偏航距离点序列，其短时间内点分布近似直线，当车辆偏航距离达到预设偏航阈值时，开始循环获取车辆偏航距离点序列； ③根据获取的设定时间段内的偏航距离点序列，建立偏航距离点序列趋势模型，估算预压车道时间； (iii)车道偏离判断步骤:设定车道偏离时间阈值，当所述预压车道时间小于车道偏离时间阈值时，进行车道偏离预警。
2.根据权利要求1所述的车道偏离预警方法，其特征在于: 所述V.车道偏离预警时间确定步骤中的(i)车辆偏航距离计算步骤具体为: 计算出车体左侧到左侧车道线的距离Ll=d-dl,右侧Lr=d-dr ； 其中，摄像头到车道线距离:d ^ B=Dkb ;世界坐标系下的直线截距B的表达式为:
3.根据权利要求1所述的车道偏离预警方法，其特征在于: 所述II1.边缘检测步骤中对二值化后的边缘图像进行细化的具体步骤为:以图像垂直中线为界，将检测图像分为左半边图像和右半边图像；对左半边图像从水平和垂直方向进行逐像素扫描，当遇到白点时，如果后一点也是白点就将该点删除，否则保留，每行的最后一个像素点不做判断，像素值直接设为O ;对右半边图像从水平和垂直方向进行逐像素扫描，若遇到白点，如果前一点也是白点就将该点删除，否则保留，每行的第一个像素直接设为黑点。
4.根据权利要求1所述的车道偏离预警方法，其特征在于: 所述II1.边缘检测步骤中图像噪点去除处理的具体步骤为: 通过连通计数法去除噪点，对细化后的图像边缘进行自下而上行扫描，当发现白点时，以该点为起点进行生长，并记录连通白点数，如果连通白点数小于3，认为是散点噪声，去除白点，保留连通像素点数大于等于3的白点连通边缘。
5.一种基于偏航距离的预压车道时间估算方法，其特征在于，包括: ①获取车辆偏航距离点序列:当车辆开始偏离非报警区时，每处理一帧图像，获得该时刻的车辆偏航距离； ②分析车辆偏航距离点序列，其短时间内点分布近似直线，当车辆偏航距离达到预设偏航阈值时，开始循环获取车辆偏航距离点序列； ③根据获取的设定时间段内的偏航距离点序列，建立偏航距离点序列趋势模型，估算预压车道时间 。
【文档编号】B60R11/04GK103738243SQ201310520373
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】潘艺, 胡元峰, 潘翔 申请人:惠州华阳通用电子有限公司