用于车道偏离预警系统的车道线检测方法
【专利摘要】本发明公开一种用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，依次按如下步骤进行：自动采集图像并对所采集的每帧图像进行预处理；对当前车道线进行检测；检测到车道线，则计数器S2加1；否则，计数器S2清零，根据特征值调节相机参数；判断计数器S2是否大于阈值TA2；是，则进入车道线跟踪状态，计数器S2清零；否则，计数器S2清零，同时根据特征值调节相机参数；判断是否跟踪到车道线；是，则计数器S3加1；否则，计数器S3清零，根据特征值调节相机参数；判断计数器S3是否大于阈值TA3；是，计数器S3清零并输出预警处理信号；否则，计数器S3清零，同时根据特征值调节相机参数。
【专利说明】用于车道偏离预警系统的车道线检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，尤其是一种可根据拍 摄场景自动调节相机内部参数、识别率高且实行性好的用于车道偏离预警系统的车道线检 测方法。
【背景技术】
[0002] 基于视觉传感器的车道偏离预警系统是汽车主动安全技术研究的重要组成部分 之一，该系统的主要目的是警告精神疲劳或注意力不集中的驾驶员，避免驾驶员无意识的 偏离车辆行驶车道，从而减少车辆偏离行驶车道事故的发生。目前，用于车道偏离预警系统 的车道线检测方法是用相机自动采集图像并对图像进行预处理，之后用Hough变换车道线 检测算法进行当前车道线检测，检测到车道线，则计数器S2加1，然后判断计数器S2是否大 于阈值TA2(帧);是，则进入车道线跟踪状态，计数器S2清零；否则，计数器S2直接清零；如 进入车道线跟踪状态，则判断是否跟踪到车道线；是，则计数器S3加1 ;否则，计数器S3清 零；判断计数器S3是否大于阈值TA3 (帧）；是，计数器S3清零并输出预警处理信号，由计 算机进一步处理，进而判断是否发出报警信号；否则，计数器S3直接清零。由于车道偏离预 警系统主要应用于高速公路等交通环境，而车辆在高速公路运动的典型特点就是行驶速度 快、光照不断变化，通过相机采集到的图像内容复杂，噪声较多，然而现有的车道线检测方 法并不能根据拍摄场景自动调节相机内部参数，导致识别率低、准确性差。而传统的Hough 变换车道线检测算法对直线道路模型中的缺损部分、噪声以及其它共存的非直线结构不敏 感，计算量大，实时性差。
【发明内容】
[0003] 本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可可根据拍摄场景 自动调节相机内部参数、识别率高且实行性好的用于车道偏离预警系统的车道线检测方 法。
[0004] 本发明的技术解决方案是：一种用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特 征在于依次按如下步骤进行： a. 相机按照设定频率自动采集一帧图像，计数器S1加1 ; b. 对所采集的每帧图像进行预处理； c. 对当前车道线进行检测； d. 检测到车道线，则计数器S2加1 ;否则，计数器S2清零，同时确定检测特征区域并计 算特征值，根据特征值调节相机参数； e. 判断计数器S2是否大于阈值TA2 ;是，则进入车道线跟踪状态，计数器S2清零；否 贝1J，计数器S2清零，同时确定检测特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数； f. 判断是否跟踪到车道线；是，则计数器S3加1 ;否则，计数器S3清零，同时确定跟踪 特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数； g.判断计数器S3是否大于阈值TA3 ;是，计数器S3清零并输出预警处理信号；否则， 计数器S3清零，同时确定跟踪特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数。
[0005] 所述b步骤如下：采用自适应阈值分割方法确定的分割阈值T3对图像进行二值化 处理，将图像中灰度值大于该阈值的点赋值为255,即在图像中呈现白色的点；而将小于该 阈值T3的点赋值为0,即在图像中呈现黑色的点；最后再对二值化图像中的孤立点进行过 滤。
[0006] 所述C步骤是利用改进Hough变换方法进行当前车道线检测，具体步骤如下： cl车道线种子点的选取及归类 cl 1设定一个二维数组Seeds [g*r]，此数组表示种子点的横坐标，其中g表示种子点组 数，即最多车道线条数；r表示扫描行数，将数组初始化为0 ; cl2自下而上，自左向右对图像进行扫描，当扫描到白点时，设其坐标为（xj，yj)，继 续扫描，并开始进行计数，直到扫描到像素值为〇的点，设此时统计白点个数为s，取其中间 像素为种子点
【权利要求】
1. 一种用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特征在于依次按如下步骤进行： a. 相机按照设定频率自动采集一帧图像，计数器S1加1 ; b. 对所采集的每帧图像进行预处理； c. 对当前车道线进行检测； d. 检测到车道线，则计数器S2加1 ;否则，计数器S2清零，同时确定检测特征区域并计 算特征值，根据特征值调节相机参数； e. 判断计数器S2是否大于阈值TA2 ;是，则进入车道线跟踪状态，计数器S2清零；否 贝1J，计数器S2清零，同时确定检测特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数； f. 判断是否跟踪到车道线；是，则计数器S3加1 ;否则，计数器S3清零，同时确定跟踪 特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数； g. 判断计数器S3是否大于阈值TA3 ;是，计数器S3清零并输出预警处理信号；否则， 计数器S3清零，同时确定跟踪特征区域并计算特征值，根据特征值调节相机参数。
2. 根据权利要求1所述的用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特征在于所述 b步骤如下：采用自适应阈值分割方法确定的分割阈值T3对图像进行二值化处理，将图像 中灰度值大于该阈值的点赋值为255,即在图像中呈现白色的点；而将小于该阈值T3的点 赋值为〇,即在图像中呈现黑色的点；最后再对二值化图像中的孤立点进行过滤。
3. 根据权利要求2所述的用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特征在于所述 c步骤是利用改进Hough变换方法进行当前车道线检测，具体步骤如下： cl车道线种子点的选取及归类 cl 1设定一个二维数组Seeds [g*r]，此数组表示种子点的横坐标，其中g表示种子点组 数，即最多车道线条数；r表示扫描行数，将数组初始化为0 ; cl2自下而上，自左向右对图像进行扫描，当扫描到白点时，设其坐标为（xj，yj)，继 续扫描，并开始进行计数，直到扫描到像素值为〇的点，设此时统计白点个数为s，取其中间 像素为种子点
当yj〈W4时，则对yj之前的所有车道线组数内的Seeds值与该种子点的横坐标值进行 比较，若小于阈值T4,则将该种子点归类到此车道线数组下，若大于阈值T4,则将其归类到 新的车道线数组中；当yj>W4时，则对yj之前的前W4行车道线数组内的Seeds值与该种子 点的横坐标值进行比较，归类原理同上； 设该种子点所归类的车道线数组为gi，则需要保留车道线数组数据（SeedS[gi* yj]， yj)，然后从所扫描到的〇像素点开始，继续向下扫描，直至完成当前行扫描； cl3继续向上扫描，直至完成所有种子点的选取和归类； c2对各组种子点进行Hough变换 c21将（ρ，Θ )参数空间量化，建立一个二维累加数组A (nl，ml); c22初始化二维数组，然后对种子点进行Hough变换，让每个点遍历Θ轴上所有值，并 计算其对应的Ρ值，将其对应的数组元素值加1 ; c23比较数组元素值的大小，最大值所对应的（Pi，0j)就是所要求取得直线所对应 的参数； C3利用一定的约束提取当前车道线 确定左侧车道线和右侧车道线出现的角度范围，左侧车道线的角度θ?ε (π/2， π ),右侧车道线的角度Θ r e (〇，π/2),车道线离开图像中心线越远，左侧θ 1值越小，右 侧ΘΓ值越大，根据（pi，0j)，分别求取（〇，π/2)内的最小值和（π/2，π)内的最大 值，然后再根据各（Ρ，Θ )值计算相应的斜率和截距，求取的直线即为当前车道线。
4. 根据权利要求3所述的用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特征在于： 所述确定检测特征区域具体步骤如下：将所采集的图像划分为上左、上右、下左及下右 四个矩形区域并确定JA、JB和JC三个特征区域，所述区域JA为位于图像下左及下右中央 的正方形区域，其边长为图像高度的四分之一；所述区域JB是一个宽度为W1个像素、倾角 为J1度的矩形区域与图像下左区域重叠的多边形区域；所述区域JC是一个宽度为W1个像 素、倾角为180-J1度的矩形区域与图像下右区域重叠的多边形区域； 所述确定跟踪特征区域的具体步骤如下：将所采集的图像划分为上左、上右、下左及下 右四个矩形区域并确定JA、JB和JC三个特征区域，所述区域JA为位于图像下左及下右中 央的正方形区域，其边长为图像高度的四分之一；由六个特征点Ρ1、Ρ2、Ρ3、Ρ4、Ρ5、Ρ6确定 的两个动态特征区域JB、JC :所述特征点Ρ1为上一帧图像检测到的左、右车道线交叉点Ρ0 向左平移W2个像素；所述特征点Ρ2为上一帧图像检测到的左、右车道线交叉点向右平移 W2个像素；所述特征点Ρ3为上一帧图像检测到的左侧车道线向左平移W2个像素与图像左 侧边缘的交点；所述特征点Ρ4为上一帧图像检测到的左侧车道线向右平移W2个像素与图 像底部边缘的交点；所述特征点Ρ5为上一帧图像检测到的右侧车道线向左平移W2个像素 与图像底部边缘的交点；所述特征点Ρ6为上一帧图像检测到的右侧车道线向右平移W2个 像素与图像右侧边缘的交点；特征点Ρ1、特征点Ρ2、特征点Ρ3和特征点Ρ4形成的封闭区域 为特征区域JB ;由特征点Ρ1、特征点Ρ2、特征点Ρ5和特征点Ρ6形成的封闭区域为特征区 域JC; 所述计算特征值是分别统计每个特征区域的灰度均值作为该特征区域的特征值。
5. 根据权利要求4所述的用于车道偏离预警系统的车道线检测方法，其特征在于所述 根据特征值调节相机参数的具体步骤如下： 设相机最小灰度值为ΤΒ1、相机最大灰度值为ΤΒ2 ; 如果特征区域JA、JB和JC的特征值均小于指定阈值ΤΒ1，增加摄像机亮度和增益，直 至特征区域JB和JC特征值的最小值大于指定阈值ΤΒ1 ; 如果特征区域JA、JB和JC的特征值均大于指定阈值ΤΒ2,减小摄像机亮度和增益，直 至特征区域JB和JC特征值的最大值小于指定阈值ΤΒ2 ; 如果特征区域JA的特征值大于指定阈值ΤΒ2且特征区域JB和JC的特征值的最大值 小于指定阈值ΤΒ1，增加摄像机亮度和增益，直至特征区域JB和JC特征值的最小值大于指 定阈值ΤΒ1 ; 如果特征区域JA的特征值小于指定阈值ΤΒ1且特征区域JB和JC的特征值的最小值 大于指定阈值ΤΒ2,减小摄像机亮度和增益，直至特征区域JB和JC特征值的最大值小于指 定阈值ΤΒ2 ; 否则，不调节相机内部参数。
【文档编号】G06K9/46GK104112118SQ201410290980
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年6月26日 优先权日:2014年6月26日
【发明者】葛平淑, 徐国凯, 杜元虎, 张涛, 赵秀春 申请人:大连民族学院