CN101574970A - 一种监控车辆变更车道的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控车辆变更车道的方法，用于帮助用户判断是否可以变更车道。所述方法包括：通过本车上的摄像头所拍摄到的图像确定变更车道上是否有目标车辆，若没有，则输出表示可以变更车道的提示；若有，则根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并输出提示。本发明还公开了用于实现所述方法的装置。

Description

一种监控车辆变更车道的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机及人工智能领域，特别是涉及汽车辅助驾驶中的监控车辆变更车道的方法及装置。

背景技术

随着经济的发展，汽车的拥有量在迅速增长。同时，汽车事故也频频发生。汽车追尾是主要事故之一。

提起追尾事故，很多驾驶员都知道，在快车道上发生的追尾事故所产生的连锁反应最为强烈：因为车速普遍较快，所以一旦有两车追尾，后面很可能就会牵连一串，这也就是被人们称为“串车”的常见现象。不少追尾事故的发生都是由于后车司机精力不集中造成的，哪怕就是那一瞬间也有可能带来严重后果。有的驾驶员习惯在开车的同时打电话、天马行空地想事情、抽烟甚至吃东西等等，当有突发情况时，这都会影响驾驶员及时做出应对措施。所以，既然您选择了在快车道行驶，就一秒钟也不能走神。在快车道还经常能碰见一种现象：各车道的车辆都在正常行驶，突然有一辆车减慢速度，打着灯要往右变更车道，因为司机可能刚刚想起来要在这个出口出去。于是，后面的车必须一辆接一辆地急刹车，几个车道相继拥堵，甚至发生严重的追尾事故。

综上，变更车道是驾驶机动车必不可少的操作之一，也是驾车者不太容易把握的技术，许多驾车者对于变更车道心里没底，往往凭感觉，在道路上试着变更车道，如果并不进去再退回来，形成在路上画龙的情况，威胁交通安全。甚至，有些驾车者对于变更车道的时机、角度和速度掌握不好，盲目变更车道，导致出现碰撞等交通事故，对于上路不久的驾车者，这个问题尤其严重。

发明内容

本发明实施例提供一种监控车辆变更车道的方法及装置，用于帮助用户判断是否可以变更车道。

一种监控车辆变更车道的方法，包括以下步骤：

通过本车上的摄像头所拍摄到的图像确定变更车道上是否有目标车辆，若没有，则输出表示可以变更车道的提示；

若有，则根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并输出提示。

一种用于监控车辆变更车道的装置，包括：

摄像头，用于采集变更车道上的图像；

车辆分析模块，用于通过本车上的摄像头确定变更车道上是否有目标车辆；

提示输出模块，用于在没有目标车辆的情况下，输出表示可以变更车道的提示；

车距分析模块，用于在有目标车辆的情况下，根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并指示提示输出模块输出提示。

本发明实施例通过对变更车道上是否有目标车辆，以及本车与目标车辆的距离是否满足变更车道的要求的判断，来确定是否可以变更车道，并以此来提示驾驶者，帮助驾驶者确定变更车道的时机。尤其是对驾驶经验不足的驾驶者，本发明实施例将为其提供帮助，并且会明显减少事故率。

附图说明

图1A为本发明实施例中监控车辆变更车道的主要方法流程图；

图1B为本发明实施例中考虑后车时监控车辆变更车道的方法流程图；

图2为本发明实施例中考虑后车车速时监控车辆变更车道的方法流程图；

图3为本发明实施例中考虑前车时监控车辆变更车道的方法流程图；

图4为本发明实施例中监控装置的主要结构图；

图5为本发明实施例中监控装置的详细结构图。

具体实施方式

本发明实施例通过摄像头来采集变更车道上的图像，并通过对图像的分析，来确定变更车道上车辆与本车的距离，从而提示本车的驾驶者是否可以变更车道。

本实施例中的后车是指车辆前端在本车尾端之后的车辆，前车是指车辆尾端在本车前端之前的车辆。

参见图1A，本实施例中监控车辆变更车道的主要方法流程如下：

步骤11：通过本车上的摄像头采集变更车道上的图像。

步骤12：根据采集到的图像确定变更车道上是否有目标车辆，若没有，则继续步骤13，否则继续步骤14。

步骤13：输出表示可以变更车道的提示。

步骤14：根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并输出提示。

目标车辆包括后车和/或前车，则可能有多种具体实现方式。下面通过几个实施例来详细介绍。

参见图1B，本实施例中考虑后车时监控车辆变更车道的方法流程如下：

步骤101：本车上的第一摄像头对变更车道上的行驶后方进行图像采集。

步骤102：通过第一摄像头采集的图像确定变更车道上是否有后车，若没有车，则继续步骤103，否则继续步骤104。确定图像中是否有后车可通过模式识别等方式来实现。

步骤103：输出表示“可以变更车道”的提示。

步骤104：确定后车与本车之间的第一车距。

步骤105：判断第一车距是否满足预设的第一车距门限，当未满足预设的第一车距门限时，输出表示“不可以变更车道”的提示。当满足预设的第一车距门限时，可以输出表示“可以变更车道”的提示。本实施例中的第一车距门限可以是一个定值，如5米，或者由用户根据实际需要进行设置，可参考本车的车长，如设置为一个车长(如4.5米)等。

关于步骤103和步骤105中提示有多种实现方式，如语音提示、铃声提示、信号灯提示等。

在步骤104中，有多种确定车距的实现方式，如通过发射激光或微波等来确定车距；或者，依据第一摄像头采集的图像，以及依据摄像头的成像原理，获知后车在图像中的大小、摄像头的焦距、图像中后车相对于道路的宽度、摄像头在本车的安装位置和本车的车长等信息来确定车距。以摄像头成像为例，摄像头正常使用时，物距大于二倍焦距2f时，成倒立实像，根据凸透镜成像原理，当物距处于2f之外时，分别用H表示物的大小，h表示像的大小，A表示物距，a表示像距，则根据光线的几何关系有：

$\frac{H}{h}=\frac{A}{a}$ 公式(1)

所以有 $h=\frac{H*a}{A},$ 即像的大小h和物距A成反比，则当焦距f不变，像距a近似于f，物的大小H近似不变时，因此可以通过像的大小来判断物距大小。其中，当感光器件面积固定时，图像的大小就体现为该图像所占的像素面积，也就是该图像所在区域内的像素数目；像上两点的距离体现为该图像上两点之间的像素距离，也就是两点之间的像素数目。可参见申请号为200810118089.6的专利申请所记载的方案。

图1所述的方案可实时进行变更车道的监控并输出提示，或者受用户按键的触发开启或关闭变更车道的监控，或者，由于驾驶者在变更车道前或变更车道后通常会开启或关闭转向灯，则可以受转向灯的触发来开启或关闭变更车道的监控。

上述实施例在能否变更车道的监控过程中仅考虑到了本车与后车的第一距离，实际过程中考虑的因素还可能有后车的车速和是否有前车等，下面通过实施例来详细介绍监控车辆变更车道的实现过程。

参见图2，本实施例中考虑到后车的车速，监控车辆变更车道的方法流程如下：

步骤201：本车上的第一摄像头对变更车道上的行驶后方进行图像采集。

步骤202：通过第一摄像头采集的图像确定变更车道上是否有后车，若没有车，则继续步骤203，否则继续步骤204。

步骤203：向本车的驾驶者输出表示“可以变更车道”的提示。

步骤204：确定后车与本车之间的第一车距。

步骤205：判断第一车距是否满足第一车距门限，若不满足，则继续步骤206，否则继续步骤207。

步骤206：向本车的驾驶者输出表示“不可以变更车道”的提示。

步骤207：根据第一摄像头采集的图像获得后车的车速。即，根据在一段时间内后车在图像中的轨迹以及图像帧之间的像素差异，来确定在这段时间内后车的车速。具体实现过程可参见申请号为200710304441.0的专利申请所记载的方案。

步骤208：根据后车的车速确定本车在变更车道过程中需要的变道车速。确定变道车速的范围有多种具体实现方式，如变道车速不小于后车的车速，或者较佳的方式是依据公式 $V>\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}$ 确定变道车速的范围，其中V表示变道车速，W表示车道宽度，a表示变更车道与行驶方向的夹角，V1表示后车的车速，11表示第一车距。车道宽度W通常是固定，可以是固定配置，也可以由用户设置。夹角a可以是固定配置或由用户设置，本实施例中参考变更车道的速度和乘车者的舒适度所得到的统计结果，夹角a的取值约为15°。

步骤209：向本车的驾驶者输出表示“可以用确定的变道速度进行车道变更”的提示。

参见图3，本实施例中考虑到前车对变更车道的影响，监控车辆变更车道的方法流程如下：

步骤301：本车上的第一摄像头对变更车道上的行驶后方进行图像采集。

步骤302：通过第一摄像头采集的图像确定变更车道上是否有后车。

步骤303：本车上的第二摄像头对变更车道上的行驶前方进行图像采集。

步骤304：通过第二摄像头采集的图像确定变更车道上是否有前车。

步骤305：当即无后车也无前车时，向本车的驾驶者输出表示“可以变更车道”的提示。

步骤306：当有后车时，判断后车与本车之间的第一车距是否满足预设的第一车距门限，若满足，则继续步骤307，否则继续步骤310。

步骤307：获得后车的车速。

步骤308：当有后车无前车时，根据后车的车速确定本车的变道车速。其中，依据公式 $V>\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}$ 确定变道车速的范围。

步骤309：输出表示“可以用确定的变道速度进行车道变更”的提示。

步骤310：向本车的驾驶者输出表示“不可以变更车道”的提示。

步骤311：当有前车时，判断前车与本车之间的第二车距是否满足预设的第二车距门限，若满足，则继续步骤312，否则继续步骤310。本实施例中第二车距门限可以是一个定值，如3米，或者由用户根据实际需要进行设置，可参考本车的车长，如设置为半个车长(如2.3米)等。在变更车道过程中，驾驶者通常比较容易注意与前车的距离，并且第二车距可以较短，因此可以不考虑第二车距是否满足预设的第二车距门限，故，可跳过此步。

步骤312：获得前车的车速。

步骤313：当有前车无后车时，根据前车的车速确定本车的变道车速。其中，依据公式 $\frac{W\·V2}{W\·\cos a-l2\·\sin a}>V$ 确定变道车速的范围，V表示变道车速，W表示车道宽度，a表示变更车道时的行驶方向与车道方向的夹角，V2表示前车的车速，12表示本车与前车之间的第二车距。继续步骤309。

步骤314：当既有前车又有后车时，根据前车和后车的车速确定本车的变道车速。其中，依据公式 $\frac{W\·V2}{W\·\cos a-l2\·\sin a}>V>\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}$ 确定变道车速的范围。继续步骤309。若前车速度较慢，而后车速度较快，则有可能 $\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}>\frac{W\·V2}{W\·\cos a-l2\·\sin a},$ 即无法得到本车的变道车速，此时不适宜变更车道，应继续步骤310。

本实施例中“可以用确定的变道速度进行车道变更”属于“可以变更车道”的情况。

本实施例中确定的变道速度通常不会明显高于前车或后车的车速，因此该变道速度一般不会高于公路上对最高时速的限制，前车或后车超速行驶的情况除外。为保险起见，可以将得到的变道车速的范围与公路上允许的车速范围取交集，得到最终的变道车速，并以此提示驾驶者。

通过以上描述了解了监控车辆变更车道的实现过程，该过程可由某种装置来完成，下面对用于监控车辆变更车道的装置进行介绍。

所述装置包括：摄像头、车辆分析模块、提示输出模块和车距分析模块。其中，摄像头，用于采集变更车道上的图像；车辆分析模块，用于通过本车上的摄像头确定变更车道上是否有目标车辆；提示输出模块，用于在没有目标车辆的情况下，输出表示可以变更车道的提示；车距分析模块，用于在有目标车辆的情况下，根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并指示提示输出模块输出提示。

参见图4，本实施例中用于监控车辆变更车道的监控装置包括第一摄像头401、车辆分析模块402、车距分析模块403和提示输出模块404。

第一摄像头401用于采集变更车道上本车行驶后方的图像。

车辆分析模块402用于根据图像确定车道上是否有车，如根据第一摄像头401采集的图像确定变更车道上是否有后车。

车距分析模块403用于确定车与车之间的距离，当确定变更车道上有后车时，确定后车与本车之间的第一车距；并且，判断所述第一车距是否满足预设的第一车距门限。本实施例中车距分析模块403根据第一摄像头401采集的图像确定第一车距。

提示输出模块404用于向驾驶者输出提示，当确定变更车道上没有后车时，输出表示“可以变更车道”的提示，以及当第一车距未满足预设的第一车距门限时，输出表示“不可以变更车道”的提示。提示输出模块还用于当第一车距满足预设的第一车距门限时，输出表示“可以变更车道”的提示。

考虑到后车的车速和是否有前车的问题，所述监控装置还包括：车速分析模块405和第二摄像头406，参见图5所示。

车速分析模块405用于确定车辆的行驶速度，当第一车距满足预设的第一车距门限时，获得后车的车速，并根据后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速。本实施例中车速分析模块405根据第一摄像头采集的图像获得后车的车速。提示输出模块404还用于在获得变道车速的情况下，输出表示“可以用确定的变道速度进行车道变更”的提示。

第二摄像头406用于采集变更车道上本车行驶前方的图像。车辆分析模块402还用于当所述第一车距满足预设的第一车距门限时，根据第二摄像头406采集的图像确定变更车道上是否有前车。当确定无前车时，车速分析模块405还用于获得后车的车速，并根据后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速。本实施例中车速分析模块405根据根据第二摄像头采集的图像获得后车的车速。提示输出模块还用于在获得变道车速的情况下，输出表示“可以用确定的变道速度进行车道变更”的提示。当确定有前车时，车距分析模块403还用于获得本车与前车之间的第二车距，并判断第二车距是否满足预设的第二车距门限。当第二车距满足第二车距门限时，车速分析模块405还用于根据第一摄像头401和第二摄像头406采集的图像分别获得前车和后车的车速，并根据前车和后车的车速确定了本车在变更车道过程中的变道车速。提示输出模块404还用于在获得变道车速的情况下，输出表示“可以用确定的变道速度进行车道变更”的提示。以及当第二车距不满足第二车距门限时，提示输出模块404还用于输出表示“不可以变更车道”的提示。

当确定有前车时，车速分析模块405可能根据前车和后车的车速无法确定本车在变更车道过程中的变道车速，则提示输出模块404输出表示“不可以变更车道”的提示。

本实施例中如第一车距门限和第二车距门限等参数可由用户设置，则所述监控装置还包括用于设置参数的用户接口(本图未示出)。

本实施例是以一侧变更车道为例进行说明，变更车道包括向左变更车道和向右变更车道，则所述装置包括四个摄像头，其中两个摄像头安装在本车的一侧，另外两个摄像头安装在本车的另一侧。无论是向左变更车道还是向右变更车道，所述监控装置实现的功能均可参见关于图5的描述。

用于实现本发明实施例的软件可以存储于软盘、硬盘、光盘和闪存等存储介质。

本发明实施例通过对变更车道上是否有后车，以及本车与后车的距离是否满足变更车道的要求的判断，来确定是否可以变更车道，并以此来提示驾驶者，帮助驾驶者确定变更车道的时机。尤其是对驾驶经验不足的驾驶者，本发明实施例将为其提供帮助，并且会明显减少事故率。本发明实施例还根据前车和后车的车速确定本车在变更车道过程中可用车速范围，并以此来提示驾驶者，使驾驶者可以在一定的安全车速范围内进行车道变更。不仅帮助驾驶者顺利完成车道变更，还有助于减少事故率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

1、一种监控车辆变更车道的方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过本车上的摄像头所拍摄到的图像确定变更车道上是否有目标车辆，若没有，则输出表示可以变更车道的提示；

若有，则根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并输出提示。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，目标车辆包括后车和前车；当没有后车和前车时，输出表示可以变更车道的提示。

3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，目标车辆包括后车；当确定变更车道上有后车时，确定所述后车与本车之间的第一车距；并且，判断所述第一车距是否满足预设的第一车距门限，当未满足预设的第一车距门限时，输出表示不可以变更车道的提示。

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述第一车距满足预设的第一车距门限，以及确定无前车时，获得后车的车速，并根据后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速，以及输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示。

5、如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速的步骤包括：

依据公式 $V>\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}$ 确定本车在变更车道过程中的变道车速，其中V表示变道车速，W表示车道宽度，a表示变道时的行使方向与车道方向的夹角，V1表示后车的车速，l1表示第一车距。

6、如权利要求4所述的方法，其特征在于，目标车辆包括后车和前车；获得前车和后车的车速，当根据前车和后车的车速确定了本车在变更车道过程中的变道车速时，输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示。

7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，在获得前车和后车的车速之前，判断本车与前车之间的第二车距是否满足预设的第二车距门限，若满足，则获得前车和后车的车速，当根据前车和后车的车速确定了本车在变更车道过程中的变道车速时，输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示；若不满足，则输出表示不可以变更车道的提示。

8、如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，根据前车和后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速的步骤包括：

依据公式 $\frac{W\·V2}{W\·\cos a-l2\·\sin a}>V>\frac{W\·V1}{W\·\cos a+l1\·\sin a}$ 确定本车在变更车道过程中的变道车速，其中V表示变道车速，W表示车道宽度，a表示变道时的行使方向与车道方向的夹角，V1表示后车的车速，V2表示前车的车速，l1表示第一车距，l2表示本车与前车之间的第二车距。

9、如权利要求6所述的方法，其特征在于，获得前车和后车的车速，当根据前车和后车的车速无法确定本车在变更车道过程中的变道车速时，输出表示不可以变更车道的提示。

10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，目标车辆包括前车；判断本车与前车之间的第二车距是否满足预设的第二车距门限，若满足，则获得前车的车速，并在没有后车时根据前车的车速确定本车变更车道过程中的变道车速，输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示，若不满足，则输出表示不可以变更车道的提示。

11、一种用于监控车辆变更车道的装置，其特征在于，包括：

摄像头，用于采集变更车道上的图像；

车辆分析模块，用于通过本车上的摄像头确定变更车道上是否有目标车辆；

提示输出模块，用于在没有目标车辆的情况下，输出表示可以变更车道的提示；

车距分析模块，用于在有目标车辆的情况下，根据本车与目标车辆之间的距离确定是否变更车道，并指示提示输出模块输出提示。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，目标车辆包括后车和前车；

摄像头包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头，用于采集变更车道上本车行驶后方的图像；第二摄像头，用于采集变更车道上本车行驶前方的图像；

提示输出模块当没有后车和前车时，输出表示可以变更车道的提示。

13、如权利要求11所述的装置，其特征在于，目标车辆包括后车；摄像头包括第一摄像头第一摄像头，用于采集变更车道上本车行驶后方的图像；

当确定变更车道上有后车时，车距分析模块确定后车与本车之间的第一车距，并且，判断所述第一车距是否满足预设的第一车距门限；

当未满足预设的第一车距门限时，提示输出模块输出表示不可以变更车道的提示。

14、如权利要求13所述的装置，其特征在于，还包括：车速分析模块，用于当所述第一车距满足预设的第一车距门限，以及确定无前车时，获得后车的车速，并根据后车的车速确定本车在变更车道过程中的变道车速；

提示输出模块输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示。

15、如权利要求13所述的装置，其特征在于，目标车辆包括后车和前车；摄像头包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头，用于采集变更车道上本车行驶后方的图像；第二摄像头，用于采集变更车道上本车行驶前方的图像；

所述装置还包括：车速分析模块，用于获得前车和后车的车速，并根据前车和后车的车速确定了本车在变更车道过程中的变道车速；

提示输出模块输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示。

16、如权利要求15所述的装置，其特征在于，车距分析模块判断本车与前车之间的第二车距是否满足预设的第二车距门限；

车速分析模块在满足的情况下，获得前车和后车的车速，并根据前车和后车的车速确定了本车在变更车道过程中的变道车速；提示输出模块输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示；

提示输出模块在不满足的情况下，输出表示不可以变更车道的提示。

17、如权利要求15所述的装置，其特征在于，车速分析模块获得前车和后车的车速，并根据前车和后车的车速无法确定本车在变更车道过程中的变道车速；

提示输出模块输出表示不可以变更车道的提示。

18、如权利要求11所述的装置，其特征在于，目标车辆包括前车；摄像头包括第一摄像头和第二摄像头；第一摄像头，用于采集变更车道上本车行驶后方的图像；第二摄像头，用于采集变更车道上本车行驶前方的图像；

车辆分析模块根据第一摄像头采集的图像确定没有后车；

车距分析模块判断本车与前车之间的第二车距是否满足预设的第二车距门限；

车速分析模块在满足的情况下，获得前车的车速，并在没有后车时根据前车的车速确定本车变更车道过程中的变道车速；提示输出模块输出表示可以用确定的变道速度进行车道变更的提示；

提示输出模块在不满足的情况下，输出表示不可以变更车道的提示。

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