一种车道偏离预警方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种车道偏离预警方法及系统，其中该方法包括以下步骤：S1，获取车道图像，并根据预测的车道线在车道图像中选取感兴趣区域进行预处理；S2，对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像；S3，根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线；S4，根据提取的车道侯选线拟合车道线；S5，检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及车辆在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离大于预定阈值，则根据当前车辆参数以及所述步骤S4中拟合的车道线预测下一时刻的车道线，而后返回步骤S1，否则发出一车道偏离预警信号。本发明专利技术可靠性高、计算复杂度低，能够准确、有效地判断车辆行驶时是否偏离车道，提高了行车安全性。

An early warning method and system for lane departure

The invention provides a lane departure warning system and method, wherein the method comprises the following steps: acquiring S1, lane image, and according to the prediction of the lane in the lane image in selected areas of interest for pretreatment; S2, after lane image preprocessing for edge detection, in order to get the lane edge image; S3 according to the lane of the edge image extracted candidate lane line; S4, according to the extracted candidate lane line fitting lane; S5, located in the bottom of the image of the Lane Lane Detection in the image at the bottom of the fitting lane and vehicle position, if the distance between two locations is greater than a predetermined threshold, according to the current Lane fitting the vehicle parameters, the step S4 prediction in the lane next time, then return to step S1, otherwise a lane departure warning signal. The invention has high reliability and low computational complexity, and can accurately and effectively judge whether the vehicle deviates from the driveway and improves the safety of the vehicle.

【技术实现步骤摘要】
一种车道偏离预警方法及系统
本专利技术涉及汽车安全辅助
，尤其涉及一种车道偏离预警方法及系统。
技术介绍
汽车以庞大的数量在人类交通史中占有极为重要的地位。2015年，仅我国汽车保有量就达到1.5亿，平均10人就有一辆汽车，而发达国家的数字还要远超我国。庞大保有量和使用人数也使得汽车成为了夺取生命最多的交通工具。虽然我国汽车保有量不到全世界2％，但是交通事故伤亡人数却占到了全球伤亡人数的20％，每年超过10万人在交通事故中受伤或身亡。其中很大一部分原因是驾驶员安全意识淡薄或者疲劳驾驶导致的危险变道。对此，十分必要提供一种可靠性高、运算量小的车道偏离预警方法来判断车辆行驶时是否偏离车道，从而提高行车安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可靠性高、计算复杂度低的车道偏离预警方法及系统，以准确、有效地判断车辆行驶时是否偏离车道。为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种车道偏离预警方法，包括以下步骤：步骤S1，获取车道图像，并根据预测的车道线在车道图像中选取感兴趣区域进行预处理；步骤S2，对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像；步骤S3，根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线；步骤S4，根据提取的车道侯选线拟合车道线；步骤S5，检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及车辆在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离大于预定阈值，则根据当前车辆参数以及所述步骤S4中拟合的车道线预测下一时刻的车道线，而后返回步骤S1，否则发出一车道偏离预警信号。进一步地，所述预处理包括灰度化处理、去噪处理和对比度增强处理。进一步地，在所述步骤S5中，采用如下步骤预测车道线：步骤S51，待预测的K时刻车道线设为Lk，且k-3、k-2和k-1时刻的车道线设为Lk-3、Lk-2和Lk-1；步骤S52，计算Lk-3与Lk-2在顶部和底部的间距d0、d0'以及Lk-2与Lk-1在顶部和底部的间距d1、d1'；步骤S53，根据如下公式(3)和(4)预测Lk-1与Lk在顶部和底部的间距d2、d2'；d2＝2*d1-d0(3)；d2'＝2*d1'-d0'(4)；步骤S53，根据Lk-1的位置以及d2、d2'预测K时刻的车道线Lk。进一步地，所述步骤S1按照如下步骤选取感兴趣区域：选取以Lk为中心，至Lk两边距离相等的两条线段组成的区域构成K时刻的感兴趣区域，其中，所述两条线段与Lk之间的间距从下至上逐渐减小。本专利技术另一方面提供一种车道偏离预警系统，该系统包括：一图像预处理模块，其设置为获取车道图像，并根据预测的车道线在该车道图像中选取感兴趣区域进行预处理；一边缘检测模块，其设置为对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像；一车道侯选线提取模块，其设置为根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线；一车道线拟合模块，其设置为根据提取的车道侯选线拟合车道线；一车道偏离检测模块，其设置为检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及汽车车身在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离小于预定阈值则输出一车道偏离预警信号；以及一车道预测模块，其设置为在所述车道偏离检测模块未输出所述车道偏离预警信号时，根据当前车辆参数以及所述拟合的车道线预测下一时刻的车道线，并将预测的下一时刻的车道线返回至所述图像预处理模块。进一步地，该系统还包括一连接所述图像预处理模块的前向摄像头。进一步地，该系统还包括一连接所述车道偏离检测模块的车辆参数采集模块。进一步地，该系统还包括一连接所述车道偏离检测模块的报警模块。综上所述，本专利技术提供的车道偏离预警系统及方法可靠性高、计算复杂度低，可以准确、有效地判断车辆行驶时是否偏离车道，提高了行车安全性。附图说明图1为本专利技术一种车道偏离预警方法的流程图；图2为相同车道线在不同时刻的位置示意图；图2A为图2中A框内的放大图；图2B为图2中B框内的放大图；图3为图1中选择的感兴趣区域的示意图；图4为本专利技术一种车道偏离预警系统的结构框图；图5示出了LineBuffer存储最新三帧图像的车道线。具体实施方式为使本专利技术更加明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。如图1所示，本专利技术的车道偏离预警方法包括如下步骤：步骤S1，获取车道图像，并根据前一周期预测的车道线在车道图像中选取感兴趣区域进行预处理，其中此处预处理包括灰度化处理、去噪处理和对比度增强处理等。步骤S2，对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像，其中边缘检测方法可以采用已有的任何一种合适的边缘检测方法。步骤S3，根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线，其中提取方法可以采用已有的任何一种合适的车道线提取方法。步骤S4，根据提取的车道侯选线拟合车道线，其中拟合方法可以采用已有的任何一种合适的车道线拟合方法。步骤S5，检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及车辆在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离大于预定阈值，说明车辆正常行驶则根据当前车辆参数(如速度、转向角等)以及所述步骤S4中拟合的车道线预测下一时刻(通常是1/30秒后)的车道线，而后返回步骤S1，以使步骤S1根据预测的车道线选取下一时刻的感兴趣区域；相反地，若两个位置之间的距离小于预定阈值，则说明车道发生偏离，则发出一车道偏离预警信号。众所周知，前向摄像头捕获的是连续视频帧，视频采集速率一般为30帧每秒时，车辆在两个时刻之间的运动方向可以看成是一致的，速度可以看成是平稳的。本专利技术正是基于这个假设前提，根据前三帧车道线的位置来预测下一时刻的车道线的位置。具体地，如图2所示，以左侧车道为例，该车道线在靠近图像的底端部分，被拟合成直线。将此直线延伸到水平线(或消隐线)。图2中的Lk-3、Lk-2、Lk-1分别表示k-3、k-2和k-1时刻拟合得到的车道线的位置，Lk表示根据Lk-3、Lk-2、Lk-1预测得到的k时刻的车道线位置。在几个连续的时刻范围内，车辆的运动方向看成一致，车辆的速度也看成是一致。在这个前提下，矢量差(VD，vectordifference)VD(Lk-3，Lk-2)、VD(Lk-2，Lk-1)以及VD(Lk-1，Lk)是平稳变化的，即：VD(Lk-3，Lk-2)-VD(Lk-2，Lk-1)＝VD(Lk-2，Lk-1)-VD(Lk-1，Lk)(1)。对于二维平面中直线的矢量差，式(1)中的矢量差可以表述为线段端点在图像坐标系下的坐标差。由于每一帧中拟合的车道线的下端和上端分别延伸至感兴趣区域的底端和顶端，因此所有车道线在图像坐标系中的Y坐标相同，因式(1)简化成为直线在X方向的坐标差相同，即如图2A所示，在顶端有：d0–d1＝d1–d2(2)即：d2＝2*d1-d0(3)同理，如图2B所示，在底端有：d2'＝2*d1'-d0'(4)因此，本专利技术在步骤S5中，采用如下步骤预测车道线：步骤S51，待预测的K时刻车道线设为Lk，且k-3、k-2和k-1时刻的车道线设为Lk-3、Lk-2和Lk-1；步骤S52，计算Lk-3与Lk-2在顶部和底部的间距d0、d0'以及Lk-2与Lk-1在顶部和底部的间距d1、d1'；步骤S53，根据公式(3)和(4)预测Lk-1与Lk在顶部和底部的间距d2、d2'；步骤S53，根据Lk-1的位置以及d2、d2'预测K时刻的车道线Lk。当步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车道偏离预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，获取车道图像，并根据预测的车道线在车道图像中选取感兴趣区域进行预处理；步骤S2，对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像；步骤S3，根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线；步骤S4，根据提取的车道侯选线拟合车道线；步骤S5，检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及车辆在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离大于预定阈值，则根据当前车辆参数以及所述步骤S4中拟合的车道线预测下一时刻的车道线，而后返回步骤S1，否则发出一车道偏离预警信号。

【技术特征摘要】
1.一种车道偏离预警方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，获取车道图像，并根据预测的车道线在车道图像中选取感兴趣区域进行预处理；步骤S2，对经过预处理的车道图像进行边缘检测，以得到车道边缘图像；步骤S3，根据得到的车道边缘图像提取车道侯选线；步骤S4，根据提取的车道侯选线拟合车道线；步骤S5，检测拟合的车道线在车道图像底部的位置以及车辆在车道图像底部的位置，若两个位置之间的距离大于预定阈值，则根据当前车辆参数以及所述步骤S4中拟合的车道线预测下一时刻的车道线，而后返回步骤S1，否则发出一车道偏离预警信号。2.根据权利要求1所述的车道偏离预警方法，其特征在于，所述预处理包括灰度化处理、去噪处理和对比度增强处理。3.根据权利要求1或2所述的车道偏离预警方法，其特征在于，在所述步骤S5中，采用如下步骤预测车道线：步骤S51，待预测的K时刻车道线设为Lk，且k-3、k-2和k-1时刻的车道线设为Lk-3、Lk-2和Lk-1；步骤S52，计算Lk-3与Lk-2在顶部和底部的间距d0、d0'以及Lk-2与Lk-1在顶部和底部的间距d1、d1'；步骤S53，根据如下公式(3)和(4)预测Lk-1与Lk在顶部和底部的间距d2、d2'；d2＝2*d1-d0(3)；d2'＝2*d1'-d0'(4)；步骤S53，根据Lk-1的位置以及d2、d2'预测K时刻的车道线Lk。4.根据权利要求3所述的车道偏离预警方...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑艳，郭剑鹰，梁波，李国玉，李懋，
申请(专利权)人：华域汽车系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31