一种用于道路探测及偏振成像的装置及方法制造方法及图纸

一种用于道路探测及偏振成像的装置及方法属于偏振成像及探测技术领域。本发明专利技术提供车载的高清偏振摄像机成像系统，通过加入偏振元素，结合相应的光学成像元件对车辆行驶的前方路面进行图像采集，并通过单色亮度信息处理单元和偏振比信息处理单元、白线检测单元、路面边缘检测单元、路面形状估计单元、车道线搜索区域确定单元、车道线候选点检测单元以及车道线检测单元等各模块之间的相互配合，检测道路的偏振图像，并获得亮度信息使白线有更高的亮度水平。对道路上的白色道路线进行准确的识别和以白色道路线为参考指导车辆行进，能够使本发明专利技术在雨雪天气对车辆行驶道路的识别精度更高，更好的起到车辆辅助安全驾驶的作用。更好的起到车辆辅助安全驾驶的作用。更好的起到车辆辅助安全驾驶的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于道路探测及偏振成像的装置及方法


[0001]本专利技术属于偏振成像及探测
，特别是涉及到一种用于道路探测及偏振成像的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着全球道路建设的加快和机动化水平的快速提高，交通事故的发生起数也在持续攀升。交通事故的频繁发生，不仅会造成社会保障、治疗费用以及人事纠纷等多方面的经济损失，同时还会威胁到人类的生命财产安全。
[0003]道路交通事故发生的原因主要有：驾驶员的错误操作、车辆性能的失效以及复杂的交通环境，其中复杂的交通环境是导致交通事故多发的首要原因，尤其在一些恶劣的天气条件(如：雾霾天、雨雪天、阴天等)以及道路地形多变的复杂行车环境下，交通事故更易发生。因此如何有效地提高车辆辅助安全驾驶技术，减少交通事故的发生，是研究者们正在关注的热点。
[0004]目前各种车辆辅助安全驾驶的方法多种多样，但是还没有利用对行驶道路图像中白线的准确检测从而进行车辆辅助安全驾驶的报道。
[0005]因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种用于道路探测及偏振成像的装置及方法用于解决现有技术中没有利用对行驶道路图像中白线的准确检测从而进行车辆辅助安全驾驶的技术问题。
[0007]一种用于道路探测及偏振成像的装置，包括车载的高清偏振摄像机成像系统，所述高清偏振摄像机成像系统包括偏振成像单元、第一偏振图像存储器、第二偏振图像存储器和显示单元，所述偏振成像单元用于获取车辆行驶路面的第一偏振图像和第二偏振图像；所述第一偏振图像存储器用于存储获取的第一偏振图像；所述第二偏振图像存储器用于存储获取的第二偏振图像；所述显示单元显示各图像；
[0008]一种用于道路探测及偏振成像的装置还包括跑道路面检测识别系统，所述跑道路面检测识别系统包括白线检测单元、路面边缘检测单元、路面形状估计单元、车道线搜索区域确定单元、车道线候选点检测单元、车道线检测单元以及形状信息存储单元；
[0009]所述高清偏振摄像机成像系统还包括单色亮度信息处理单元和偏振比信息处理单元；
[0010]所述单色亮度信息处理单元用于生成单色亮度图像，并且基于偏振图像的第一偏振分量、第二偏振分量计算并获得生成的单色亮度图像中各像素代表亮度水平的亮度信息图像数据；
[0011]所述偏振比信息处理单元用于获得偏振比信息，偏振比信息处理单元基于第一偏振图像和第二偏振图像计算并获得各像素相应的偏振比信息数据；
[0012]所述白线检测单元用于从单色亮度信息处理单元获得的亮度信息图像数据中检测并获得路面上的白线像素信息；
[0013]所述路面边缘检测单元采用光束对行驶路面进行扫描,获得预判的路面边缘的图像，对同一扫描线上的图像进行分割，初步分割出路面边缘的图像信息和路边建筑物的图像信息，再进一步通过设定的阈值条件最终分别判定出路面边缘的图像信息和路边建筑物的图像信息并将相应的图像信息数据发送到车辆控制单元以进行车辆控制；
[0014]所述路面形状估计单元用于估计路面的形状，路面形状估计单元利用各像素的偏振比信息，检测在行驶路面上形成的平面线形，并将路面和位于路面两侧且与路面成一定角度的路边建筑物分割开来；
[0015]所述车道线搜索区域确定单元用于在估计的路面形状下确定车道线搜索区域；
[0016]所述车道线候选点检测单元用于判定车道线搜索区域内的车道线候选点；
[0017]所述车道线检测单元用于确定在车道线搜索区域内的车道线，车道线检测单元在车道线搜索区域中不存在车道线时用于降低车道线搜索区域中的检测车道线的偏振比阈值；
[0018]所述形状信息存储单元用于存储白线检测单元、路面边缘检测单元以及路面形状估计单元获得的图像中各相应的车道线信息或路面形状信息，并将相应信息以图像形式同步显示在显示单元上，以便于驾驶员查看，同时也发送到车辆控制单元以进行车辆控制。
[0019]一种用于道路探测及偏振成像的方法，利用所述的一种用于道路探测及偏振成像的装置，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：
[0020]步骤一、通过高清偏振摄像机成像系统的偏振成像单元接收包括在来自成像区域中的对象的反射光中的第一偏振光和第二偏振光，并获得车辆前方路面的第一偏振图像和第二偏振图像并分别进行存储至相应的存储器中，第一偏振光和第二偏振光具有不同的偏振方向；
[0021]步骤二、单色亮度信息处理单元将第一偏振图像和第二偏振图像一一对应划分成多个处理区域，分别获得每个处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值，并将同一处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值的总和作为表征该处理区域的组合亮度水平值；
[0022]步骤三、偏振比信息处理单元获得第一偏振图像和第二偏振图像的偏振比信息，并且获得同一处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值的差与该处理区域的组合亮度水平值的比率；
[0023]步骤四、白线检测单元提取亮度水平表征值中满足表征白线像素亮度水平值并与设定阈值进行比较，满足设定阈值条件的值对应的像素判定为路面上的白线像素信息并获得白线像素信息的偏振比；
[0024]步骤五、路面边缘检测单元采用光束对行驶路面进行扫描获得预判的路面边缘图像；根据路面与路边建筑物的偏振率不同对同一扫描线上的图像进行分割，初步分割并获得该扫描线上的路面边缘的图像信息和路边建筑物的图像信息以及二者相应的偏振比信息；
[0025]取同一扫描线上的白线检测单元获得的白线像素作为参考像素；
[0026]将同一扫描线上的参考像素信息的偏振比与路面边缘图像的偏振比信息的差值
与设定阈值进行比较，满足阈值条件的判定为路面边缘的图像数据并将获得的数据发送到车辆控制单元以进行车辆控制；
[0027]将同一扫描线上的参考像素信息的偏振比与路边建筑物图像的偏振比信息的差值与设定阈值进行比较，满足阈值条件的判定为路边建筑物图像数据并将获得的数据发送到显示单元显示；
[0028]步骤六、将白线检测单元检测到的白线像素信息以及由路面边缘检测单元检测到的路面边缘图像数据以图像形式同步显示在显示单元上，以便于驾驶员查看；
[0029]步骤七、路面形状估计单元利用步骤三获得的偏振比信息，检测在行驶路面上形成的平面线形，利用设定的阈值将路面和位于路面两侧且与路面成一定角度的路边建筑物进行分割，获得估计的路面形状，其中所述路面形状包括路面倾斜度和宽度；
[0030]步骤八、车道线搜索区域确定单元根据估计的路面形状中的路面倾斜度和宽度获得车道线搜索区域；
[0031]步骤九、车道线候选点检测单元在获得的车道线搜索区域内通过偏振比信息检测路面上的车道线，满足设定的阈值条件的像素点判定为车道线候选点；
[0032]步骤十、车道线检测单元对车道线候选点是否为车道线上的点进行判断，并根据确定为车道线的各点计算其所在线条的宽度，计算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于道路探测及偏振成像的装置，包括车载的高清偏振摄像机成像系统，所述高清偏振摄像机成像系统包括偏振成像单元、第一偏振图像存储器、第二偏振图像存储器和显示单元，所述偏振成像单元用于获取车辆行驶路面的第一偏振图像和第二偏振图像；所述第一偏振图像存储器用于存储获取的第一偏振图像；所述第二偏振图像存储器用于存储获取的第二偏振图像；所述显示单元显示各图像；其特征是：还包括跑道路面检测识别系统，所述跑道路面检测识别系统包括白线检测单元、路面边缘检测单元、路面形状估计单元、车道线搜索区域确定单元、车道线候选点检测单元、车道线检测单元以及形状信息存储单元；所述高清偏振摄像机成像系统还包括单色亮度信息处理单元和偏振比信息处理单元；所述单色亮度信息处理单元用于生成单色亮度图像，并且基于偏振图像的第一偏振分量、第二偏振分量计算并获得生成的单色亮度图像中各像素代表亮度水平的亮度信息图像数据；所述偏振比信息处理单元用于获得偏振比信息，偏振比信息处理单元基于第一偏振图像和第二偏振图像计算并获得各像素相应的偏振比信息数据；所述白线检测单元用于从单色亮度信息处理单元获得的亮度信息图像数据中检测并获得路面上的白线像素信息；所述路面边缘检测单元采用光束对行驶路面进行扫描,获得预判的路面边缘的图像，对同一扫描线上的图像进行分割，初步分割出路面边缘的图像信息和路边建筑物的图像信息，再进一步通过设定的阈值条件最终分别判定出路面边缘的图像信息和路边建筑物的图像信息并将相应的图像信息数据发送到车辆控制单元以进行车辆控制；所述路面形状估计单元用于估计路面的形状，路面形状估计单元利用各像素的偏振比信息，检测在行驶路面上形成的平面线形，并将路面和位于路面两侧且与路面成一定角度的路边建筑物分割开来；所述车道线搜索区域确定单元用于在估计的路面形状下确定车道线搜索区域；所述车道线候选点检测单元用于判定车道线搜索区域内的车道线候选点；所述车道线检测单元用于确定在车道线搜索区域内的车道线，车道线检测单元在车道线搜索区域中不存在车道线时用于降低车道线搜索区域中的检测车道线的偏振比阈值；所述形状信息存储单元用于存储白线检测单元、路面边缘检测单元以及路面形状估计单元获得的图像中各相应的车道线信息或路面形状信息，并将相应信息以图像形式同步显示在显示单元上，以便于驾驶员查看，同时也发送到车辆控制单元以进行车辆控制。2.一种用于道路探测及偏振成像的方法，利用权利要求1所述的一种用于道路探测及偏振成像的装置，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行：步骤一、通过高清偏振摄像机成像系统的偏振成像单元接收包括在来自成像区域中的对象的反射光中的第一偏振光和第二偏振光，并获得车辆前方路面的第一偏振图像和第二偏振图像并分别进行存储至相应的存储器中，第一偏振光和第二偏振光具有不同的偏振方向；步骤二、单色亮度信息处理单元将第一偏振图像和第二偏振图像一一对应划分成多个处理区域，分别获得每个处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值，并将同一处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值的总和作为表征该处
理区域的组合亮度水平值；步骤三、偏振比信息处理单元获得第一偏振图像和第二偏振图像的偏振比信息，并且获得同一处理区域内第一偏振图像和第二偏振图像的亮度水平表征值的差与该处理区域的组合亮度水平值的比率；步骤四、白线检测单元提取亮度水平表征值中满足表征白线像素亮度水平值并与设定阈值进行比较，满足设定阈值条件的值对应的像素判定为路面上的白线像素信息并获得白线像素信息的偏振比；步骤五、路面边缘检测单元采用光束对行驶路面进行扫描获得预判的路面边缘图像；根据路面与路边建筑物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，孔晨晨，段锦，祝勇，张肃，战俊彤，李英超，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：