专利名称：基于相机的车道标志检测的制作方法
基于相机的车道标志检测技术领域00011本发明总的涉及使用图像捕获装置的道路的车道标志检测。
背景技术：
0002基于相机的车道标志检测系统用于检测道路或车道的道路 片断。大多数系统在高速情形下都工作地相当好，但无法解决慢车情形 下的复杂环境。这种基于相机的系统容易不能正确地将道路目标(例如 路边和车道标志)与树木、建筑物的影子和其它环境条件区分开。另外， 基于相机的系统通常受到某些情形的挑战，例如道路中的急弯或天气/ 低的太阳角。由于与直线相比，道路中的转弯更加难以检测，所以这种 系统具有为精确地检测车道标志而运行处理时间更'隄的缺点。发明内容0003本发明的优点提供了一种低成本和可靠的使用图像捕获装 置在道路中车道标志的检测。本发明使用低成本的图像捕获装置，如相 机，用于沿着弯道或直路可靠4t测车道标志。除了漆涂得差的车道标志 之外，急弯的车道标志被从扰乱的因素(例如建筑物或树木的各种阴影) 区分开。0004实施例提出了一种使用图像装置检测车辆道路中车道标志 的方法。使用所述图像装置捕获道路输入图像数据。向所述道路输入图 像数据应用亮度标准化。所述方法检测所述输入图中几个主要方向中 的车道标志。在每个主要方向中，将所述标准化的输入数据与定向边缘 检测滤波器作巻积，以产生基于定向边缘的滤波器响应。将所述标准化 的输入数据与定向线检测滤波器作巻积，以产生基于定向线的滤波器响 应。响应于每个主要方向的相邻角度中的所述边缘基(基于边缘的)滤 波器响应和所述线基(基于线的)滤波器响应来选择候选车道标志。向 所述候选车道标志应用变换技术，以识别各主要方向的相邻角度中的车 道标志。
图3为捕获的图像的显示；
图5b为定向线滤波处理的图线显示；0012图6a为定向边缘滤波处理的图像显示；
图7b为组合的定向边缘和线的滤波处理的图像显示；
图12为根据第二实施例的虚假警报緩解分析的方法的流程图。
具体实施方式
车道标志检测系统10还包括用于接收和处理由图像捕获装 置12捕获的图像数据的处理器16。还可设置存储装置18，以存储和找 回捕获的数据。
图2示出了用于从捕获的图像数据检测车道标志的框图。车 道标志检测系统IO使用基于相机的感测技术。车道标志检测系统10采 用并行处理方法，包括(l)亮度标准化步骤；(2)线检测步骤；(3) 霍夫变换步骤和(4)虚假警报緩解步骤。
图5a和5b分别示出了向捕获图像数据应用各自的定向线检 测滤波器以产生线基滤波器响应的图像显示和图线显示。如图5a中图 像显示的滤波器响应所示，从滤波器响应提取表示潜在车道标志候选的 多条线。
图7a和7b分别示出了向标准化的捕获图像数据应用组合的 边缘与线定向滤波处理的图像显示和图线显示。采用使用定向边缘检测 滤波器和定向线检测滤波器的图线显示和图像显示以共同地检测车道 中车道标志的线和边缘，从而识别图^象中车道标志的候选点。00311在块23中，采用霍夫变换:技术以/人车道标志的候选点识别 车道标志的线片段。霍夫变换为用于在要分析的候选点的形状等级中找 出有缺陷的目标实例的特征提取技术。霍夫变换涉及图像候选点中线的识别，更具体地，涉及图像候选点中线的位置和角度的识别。例如，块
22中具有角度ct的定向边缘检测滤波器和线检测滤波器用作预处理器以获得在标准化图像中具有接近于oc的期望线上(沿着ct的垂直方向具
选点。由于i^边缘:测滤波器、定向线检测滤波器"缺陷^:准化捕
获图像数据中的噪声，可能会在期望的直线/曲线上有缺失像素或由滤波结杲产生的噪声。因此，通过基于图像中的候选点来参数化所述直线，可执行将候选点分组为候选线段。霍夫变换技术主要基于候选点确定是否具有线的足够的证明。如杲具有足够的证明，那么计算线的参数。霍夫技术通过两个参数p和e来参数化霍夫域中的线，其中p表示线与原点之间的距离，6为线的角度。使用该参数化，其公式如下
A = jccos《十ysin《
对于图像平面中具有参数(p, e)的线，通过该线的所有点都遵循上面的公式。结果，对于候选图像点，霍夫变换运算确定了哪些线可被提取和哪些线被可消除。图10为用于检测车道标志的方法的流禾呈图。在步骤30中，道路输入数据被图像装置捕获，该图像装置包括，但不限于，相机。在步骤31中，向捕获的输入数据应用亮度标准化。
[0036在步骤32中，对于每个主要定向角a,标准化的输入数据都用定向边缘检测滤波器作巻积，以检测在捕获的输入数据中具有接近于角度a的定向的车道标志的边缘响应。在步骤33中，标准化的亮度输入数据与定向线检测滤波器作巻积，以检测在捕获的输入数据中具有接近于角度oc的定向的车道标志的线响应。同时扭J亍使用定向边缘和线检测滤波器的滤波。
[0037在步骤34中，从滤波器响应中检测出候选车道标志。从车道标志的线和车道标志的边缘的共同滤波中检测出候选车道标志。对于每个主要定向角a,具有角度a的定向边缘检测滤波器和线检测滤波器都用于获得在具有接近于oc的角度的期望线上的候选点。选择的候选点在标准化图像中的预定距离(例如，几个像素)沿着a的垂直方向具有大于预定阈值的大的正的线滤波器响应，和大于预定阈值的大的正的边缘滤波器响应以及小于负预定阈值的大的负的边缘滤波器响应。在步骤35中，向在线基滤波器响应和边缘基滤波器响应中检测出的候选车道标志应用霍夫变换技术。霍夫变换技术提取出识别的车道标志，并消除了滤波器响应中的任何界外值。
[0038在步骤36中，向从霍夫变换4支术提取的识别车道标志应用虛假警报緩解分析。在步骤37中，确定是否满足虛假警报緩解分析。如果满足了虚假警报緩解分析，那么在步骤38中于输出装置中识别车道标志的位置。
[0039在步骤37中，如果确定虚假警报緩解分析未满足，那么确定识别的车道标志或者至少一个识别的车道标志不是车道标志，程序进
行至该程序结束的步骤39。
[0040图11示出了执行用于确定识别的车道标志是否#:正确地识
别为车道标志的虛假警报緩解分析的方法的实施例。
0041在步骤40中，通过相对于地平面的相才几标定在世界坐标中确定各识别的车道标志的长度(/)。在步骤41中，将确定的长度(/)与预定长度作比较。在步骤42中，确定长度(/)是否大于预定长度。如果长度(/)小于预定长度，那么程序进行至终止程序的步骤39。如果长度(/)大于预定距离，那么程序进行至步骤38。
0042在步骤38中，在输出装置(例如图像显示装置)中高亮显示道路的车道标志，用于向车辆驾驶员增强车道标志的位置的可视性。替代地，可将车道标志的位置提供给输出装置，例如自主转向模块，用于将车辆位置自主地保持在车辆标记之间。
0043图12示出了用于确定识别的车道标志是否被正确地识别为车道标志而执行的虛假警报緩解分析方法的实施例。图l2中所示实施例可为除图10中所示分析之外执行的第二虛假警报緩解分析，或者可执行作为图10中所示分析的替代分析。
0044在步骤50中，通过相对于地平面的相才几标定在世界坐标中确定一对平行车道标志之间的距离(d)。在步骤"中，比较距离(d)是否大于预定距离。在步骤52中，确定距离(d)是否大于预定距离。如果距离(d)小于预定距离，那么程序进行至程序终止的步骤39。如果距离(d)大于预定距离，那么程序进行至步骤38。
0045在步骤38中，在图像显示装置中高亮显示道路的车道标志以向车辆驾驶员可视地增强车辆标记位置。替代地，可将车道标志的位置提供给自主转向模块，以将车辆位置自主地保持在车道标志之间。
0046尽管已经详细描迷了本发明的特定实施例，但是本发明所属领域的技术人员会认识到实施由所附权利要求限定的本发明的各种替代i殳计和实施方式。
权利要求
1.一种使用图像装置检测车辆道路中车道标志的方法，该方法包括如下步骤使用所述图像装置捕获道路输入数据；向所述道路输入数据应用亮度标准化；将所述标准化的输入数据与边缘检测滤波器作卷积，以产生边缘基滤波器响应；将所述标准化的输入数据与线检测滤波器作卷积，以产生线基滤波器响应；响应于所述边缘基滤波器响应和所述线基滤波器响应来选择候选车道标志；以及向所述候选车道标志应用变换技术，以识别所述车道标志。
2. 如权利要求l所述的方法，还包括应用虚假警报緩解分析以验证 识别的车道标志是否是车道标志的步骤，其中所述虚假警报緩解分析包 括下列步骤确定所述识别的车道标志的长度； 将所述长度与预定长度作比较；以及响应于所述长度大于所述预定长度而确定所迷识别的车道标志是 车道标志，否则确定所述识别的车道标志不是车道标志。
3. 如权利要求l所述的方法，还包括应用虚假警报緩解分析以验证 识别的车道标志是否是车道标志的步骤，其中所述虚假警报緩解分析包 括下列步骤确定第 一识别车道标志与第二识别车道标志之间的距离； 将所述距离与预定宽度作比较，所述预定宽度表示至少是道路车道 的宽度；以及响应于所述宽度大于所述预定宽度而确定所述第一车道标志和所 述第二车道标志是车道标志，否则确定所述第一车道标志和第二车道标志不是车道标志。
4. 如权利要求3所述的方法，其中所述第一车道标志和所述第二车 道才示志必须;f皮jt匕平4亍。
5. 如权利要求l所述的方法，其中所述图像装置包括相机。
6. 如权利要求l所述的方法，其中处理捕获的数据以验证所述车道标志是实时进行的。
7. 如权利要求l所述的方法，其中所述捕获的道路输入数据被分段 为以不同角度定向的多条直线，用来表示车辆道路中潜在的车道标志的曲率。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述边缘检测滤波器包括多个定 向边缘基滤波器，其中每个定向边缘基滤波器被应用到相应的各段直线 上。
9. 如权利要求8所述的方法，其中向各段直线应用各定向边缘基滤 波器基本上是同时进行的。
10. 如权利要求7所述的方法，其中所述边缘;险测滤波器在候选车 道标志的每侧上输出增强的边缘基滤波器响应。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述增强的边缘基滤波器响应 包括所述候选车道标志的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘通过所述 边缘基滤波器响应中的负峰值来识别，所述第二边缘通过所述边缘基滤 波器响应中的正峰值来识別。
12. 如权利要求l所述的方法，其中所述线检测滤波器包括多个定 向线基滤波器，其中每个定向线基滤波器被应用到相应的各段直线上。
13. 如权利要求12所述的方法，其中各定向线基滤波器的滤波器响 应的处理基本上是同时进行的。
14. 如权利要求12所述的方法，其中所述边缘基滤波器响应包括正 的线响应，所述正的线响应仅通过单一的正峰值来识别。
15. 如权利要求l所述的方法，还包括在输出装置中识别各车辆标 记的位置的步骤，其中所述输出装置包括图像显示装置。
16. 如权利要求l所述的方法，还包才舌在输出装置中识别各车道标 志的位置的步骤，其中所述输出装置包括自主转向模块。
17. —种车道标志-险测系统，包括 图像装置，用于捕获道路输入数据；处理器，用于接收通过图像装置接收的捕获的道路输入数据，所述 处理器向所述道路输入数据应用亮度标准化，所述处理器将所述标准化 输入数据与定向边缘检测滤波器作巻积以产生边缘基滤波器响应，所述 处理器将所迷标准化输入数据与定向线检测滤波器作巻积以产生线基 滤波器响应，所述处理器向所述边缘基滤波器响应和所述线基滤波器响应应用变换4支术以识别所述车道标志；以及 输出装置，用于识别各车道标志的位置。
18. 如权利要求17所述的车道标志检测系统，还包括虚假警报緩解 模块，该模块用于验证由应用的变换技术产生的识别的车道标志是否是 车道标志。
19. 如权利要求18所述的车道标志检测系统，其中所述图像装置为 相机。
20. 如权利要求17所述的车道标志检测系统，其中所述变换技术包 括霍夫变换技术。
全文摘要
本发明涉及基于相机的车道标志检测。提供了一种使用图像装置检测车辆道路中车道标志的方法。使用所述图像装置捕获道路输入数据。向所述道路输入数据应用亮度标准化。所述方法检测所述标准化数据中几个主要方向中的道路车道标志。在每个主要方向中，将所述标准化的输入数据与定向边缘检测滤波器作卷积，以产生定向边缘基滤波器响应。将所述标准化的输入数据与定向线检测滤波器作卷积，以产生定向线基滤波器响应。响应于每个主要方向中的所述边缘基滤波器响应和所述线基滤波器响应来选择候选车道标志。向所述候选车道标志应用变换技术，以识别各主要方向的车道标志。
文档编号G06T7/00GK101630412SQ200910139960
公开日2010年1月20日 申请日期2009年7月17日 优先权日2008年7月18日
发明者V·萨德卡, W·张 申请人:通用汽车环球科技运作公司