CN103448724A - 车道偏离预警方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车道偏离预警方法和装置，属于汽车安全领域。所述方法包括：实时捕捉视频图像；对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；如果确定偏离车道，输出警报信息。所述装置包括：图像捕捉模块、图像处理模块、角度判断模块、交点判断模块和输出模块。本发明通过对车道线角度和交点的处理和判断，实现了车道偏离预警。

Description

车道偏离预警方法和装置

技术领域

本发明涉及汽车安全领域，特别涉及一种车道偏离预警方法和装置。

背景技术

车道偏离预警系统的主要目的在于当车辆在高速公路行驶过程中偏离车道时，提前给予驾驶员提醒。该系统采用摄像机进行摄像，以获得车辆相对车道线的具体距离，并采用图像处理技术实时检测车辆在车道线中的位置，判断车辆是否已经偏离车道线。当检测到车辆偏离车道线，系统向驾驶员报警。

车道偏离预警系统大致分为四种：一是基于车辆在车道中的当前位置（Car'sCurrent Position，简称CCP），二是基于将来偏离量的不同（Future OffsetDifference，简称FOD），三是基于车辆将横越边界的时间（Time to Lane Crossing，简称TLC），四是基于知识的道路场景感知（Knowledge Based Interpretation ofRoad Scenes，简称KBIRS）。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

上述方法均需要用摄像机进行摄像，以获得车辆相对车道线的具体距离，为了保证距离准确，需要对摄像机进行内外参数标定，涉及参数较多。同时，基于上述四种方法的车道线夹角预警方法虽可以无需进行摄像机参数标定，但是当驾驶员单侧车道线压线行驶时，无法及时报警。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种车道偏离预警方法和装置。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种车道偏离预警方法，所述方法包括：

实时捕捉视频图像；

对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；

根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；

如果确定偏离车道，输出警报信息。

另一方面，提供了一种车道偏离预警装置，所述装置包括：

图像捕捉模块，用于实时捕捉视频图像；

图像处理模块，与图像捕捉模块相连，用于对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

角度判断模块，与图像处理模块相连，用于根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；

交点判断模块，与图像处理模块相连，用于根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；

输出模块，与角度判断模块和交点判断模块相连，用于如果确定偏离车道，输出警报信息。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过实时捕捉图像并对捕捉到的图像进行处理，并根据处理得到的左右车道线之间角度和左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道，从而避免了对摄像机内外参数的设定，并保证了当驾驶员单侧车道线压线行驶时，能够及时报警。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种车道线偏离预警方法流程图；

图2是本发明实施例提供的一种车道线偏离预警方法流程图；

图3是本发明实施例提供的左右车道线与图像底边夹角的示意图；

图4是本发明实施例提供的左右车道线与图像底边交点的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种车道偏离预警装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

图1是本发明实施例提供的一种车道线偏离预警方法的流程图。参见图1，该方法流程包括：

101、实时捕捉视频图像；

102、对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

103、根据左右车道线角度判断车辆是否偏离车道；

104、根据左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；

105、如果确定偏离车道，输出警报信息。

本发明实施例提供的方法，通过实时捕捉图像并对捕捉到的图像进行处理，并根据处理得到的左右车道线之间角度和左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道，从而避免了对摄像机内外参数的设定，并保证了当驾驶员单侧车道线压线行驶时，能够及时报警。

图2是本发明实施例提供的一种车道线偏离预警方法的流程图。参见图2，该方法流程包括：

201、摄像头实时捕捉图像；

可选的，摄像头可以安装在车辆的前部、后部、车内后视镜处以及任何能够拍摄道路车道线的位置。

对于该摄像头安装于车辆不同位置的情况，在判断该车辆是否偏离车道线时，可以有不同的标准，本发明实施例仅以摄像头安装于车辆的前部为例进行说明，通过该安装于车辆前部的摄像头，可以实时捕捉车辆前进方向的图像。

202、对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

具体的，在本发明实施例中，通过摄像头实时捕捉图像，并将图像传送到车辆的图像处理设备中进行处理。在本发明实施例中，采用DSP（数字信号处理器）对图像进行处理，通过处理得到左右车道线角度及车道线与图像底边交点。其中，将图片中极坐标下左车道线与图像底边的夹角作为左车道线角度，记做th_L，右车道线与图像底边的夹角作为右车道线角度，记做th_R，如图3所示。

203、根据得到的左右车道线角度，判断车辆是否偏离车道；

在本发明实施例中，为了使车辆在正常道路行驶时发生的小范围偏离不被误报为车道偏离，设置一个大于0的预设阈值，该预设阈值代表车道线角度偏离的最大可接受角度。预设阈值的绝对值越小，偏离预警灵敏度升高，同时误报率会增加；反之，预设阈值的绝对值越大，偏离预警灵敏度降低，同时误报率降低。

相应地，该步骤203具体包括：根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断所述车辆是否偏离车道。根据对车道偏离预警的灵敏度要求，该判断可以有以下两种方式：（1）判断th_L与th_R的差是否大于预设阈值，当确定th_L与th_R的差大于预设阈值，说明此时车辆向右偏离车道；当确定th_L与th_R的差小于或等于预设阈值，说明此时车辆未偏离车道；同时，判断th_L与th_R的差是否小于预设阈值的相反数，当确定th_L与th_R的差小于预设阈值的相反数时，说明此时车辆向左偏离车道；当确定th_L与th_R的差大于或等于预设阈值的相反数时，说明此时车辆未偏离车道。（2）判断th_L与th_R的差的绝对值是否大于预设阈值，当确定th_L与th_R的差的绝对值大于预设阈值，说明此时车辆偏离车道；当确定th_L与th_R的差的绝对值小于或等于预设阈值，说明此时车辆未偏离车道。

204、根据得到的左右车道线与图像底边的交点，判断车辆是否偏离车道；

一般地，当车辆在车道中行驶时，以车道中点位置附近为安全位置。当车辆行驶于车道中点位置附近的一定范围内时，认为该车辆未发生车道偏离。因此，为了避免在该一定范围内行驶时也被误判为车道偏离，在本发明实施例中，设定一个预设偏移距离，该预设偏移距离代表车辆在车道中点附近所允许偏离的极限距离。优选地，预设偏移距离可以设定为20-50像素。

当左车道线与图像底边的交点到底边中心的距离等于右车道线与图像底边的交点到底边中心的距离时，可认为此时车辆处于车道的中间位置，记录下左右车道线与图像底边交点的位置，进一步的，在图像底边上左右车道线之间确定左偏预警点p_L和右偏预警点p_R。其中，左偏预警点p_L位于该左车道线与图像底边交点的位置的右边，与该交点之间间隔预设偏移距离，右偏预警点p_R位于该右车道线与图像底边交点的位置的左边，与该交点之间间隔预设偏移距离，如图4所示。

本步骤204根据左车道线与图像底边的交点和p_L的位置关系，以及右车道线与图像底边的交点和p_R的位置关系，判断车辆是否偏离车道。具体地，当车辆正常行驶时，左车道线与图像底边的交点应在左偏预警点p_L的左侧，右车道线与图像底边的交点应在左偏预警点p_L的右侧。如果车辆靠近车道左侧行驶，在图像中左车道线会向右偏移，如果检测到左车道线与图像底边交点位于p_L右侧，说明此时车辆向左偏离车道；如果车辆靠近车道右侧行驶，在图像中右车道线会向左偏移，如果检测到右车道线与图像底边交点位于p_R左侧，说明此时车辆向右偏离车道，如果未发生上述情况，则说明此时车辆未偏离车道。

在步骤204中，主要判断车辆是否沿车道一侧行驶，或超出车道线行驶，一旦发生车辆超出车道线或沿车道一侧行驶的情况，则说明车辆偏离车道。

205、如果对预设数目的连续图像进行判断后，确定所述车辆偏离车道，输出警报信息。

在检测到车辆发生车道偏离后，为了保证报警的准确性，防止发生误报，可以对预设数目的连续图像进行判断后，确定所述车辆偏离车道，再输出警报信息。在本发明实施例中，该连续图像可以是指时间上连续的图像。

其中，该预设数目可以由技术人员根据车辆的图像处理能力等因素进行设置，本发明实施例对此不作具体限定。该预设数目的大小影响到报警的准确性，预设数目越大，报警准确性越高，同时从发现车辆偏离车道到输出警报信息所需时间也越长。

在本发明实施例中，以预设数目为N为例进行说明，当检测到车辆向左偏离车道时，立即检测后续N-1帧图像，如果通过对该N-1帧图像的处理和判断，确定该N-1帧图像中的每一帧图像中车辆均向左偏离车道，则可以确定车辆确实向左偏离车道，输出左偏警报信息；否则，说明车辆未向左发生偏离。同理，当检测到车辆向右偏离车道时，也可以通过对预设数目的连续图像进行处理和判断后，确定所述车辆是否偏离车道，如果车辆确实向右偏离车道，则输出警报信息。

其中，该输出警报信息可以为进行语言提示、蜂鸣器提示、方向盘震动或者屏幕提示，本发明实施例对该输出警报信息的方式不作限定。

进一步地，如果车辆未偏离车道或是判断为误判，则不输出警报信息，并继续对摄像头采集到的图像进行处理和判断。

在本发明实施例中，仅以步骤203和204顺序进行为例进行说明，而在实际应用中，还可以同时进行该203和204，当然，还可以先执行步骤204，再执行步骤203，或是以一定先决条件进行，如当通过步骤203，确定车辆偏离车道，则继续执行步骤204，或，当通过步骤203，确定车辆未偏离车道，则继续执行步骤204，该两个步骤的执行顺序可以有多种变形，本发明实施例对此不作具体限定。

本发明实施例提供的方法，通过实时捕捉图像并对捕捉到的图像进行处理，并根据处理得到的左右车道线之间角度和左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道，从而避免了对摄像机内外参数的设定，并保证了当驾驶员单侧车道线压线行驶时，能够及时报警。

图5是本发明实施例提供的一种车道偏离预警的装置的结构示意图。参见图5，该装置包括：图像捕捉模块501、图像处理模块502、角度判断模块503、交点判断模块504和输出模块505；

其中，图像捕捉模块501用于实时捕捉视频图像；图像捕捉模块501与图像处理模块502相连，该图像处理模块502用于对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；图像处理模块502与角度判断模块503相连，该角度判断模块503用于根据左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；图像处理模块502还与交点判断模块504相连，该交点判断模块504用于根据左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；角度判断模块503和交点判断模块504均与输出模块505相连，该输出模块505用于如果确定偏离车道，输出警报信息。

可选地，角度判断模块503用于根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断车辆是否偏离车道；其中，th_L为极坐标下左车道线与图像底边的夹角，th_R为极坐标下右车道线与图像底边的夹角。

可选的，角度判断模块503用于当th_L与th_R的差大于预设阈值，则车辆向第一方向偏离车道；当th_L与th_R的差小于预设阈值的相反数，则车辆向第二方向偏离车道，第一方向与第二方向相反。

可选的，角度判断模块503用于当th_L与th_R的差的绝对值大于预设阈值，则车辆偏离车道；当th_L与th_R的差的绝对值小于或等于预设阈值，则车辆未偏离车道。

可选地，交点判断模块504用于根据左车道线与图像底边的交点和p_L的位置关系，以及右车道线与图像底边的交点和p_R的位置关系，判断车辆是否偏离车道；其中，p_L为当车辆在车道中间位置时,左车道线与图像底边交点位置点向右偏移一定距离得到的左偏预警点，p_R为当车辆在车道中间位置时,右车道线与图像底边交点位置点向左偏移一定距离得到的右偏预警点。

可选的，交点判断模块504用于当左车道线与图像底边交点位于p_L左侧，则车辆向第一方向偏移车道；当右车道线与图像底边交点位于p_R右侧，则车辆向第二方向偏移车道，第一方向与第二方向相反。

可选地，输出模块505用于如果对预设数目的连续图像进行判断后，确定车辆偏离车道，输出警报信息。

需要说明的是：上述实施例提供的车道偏离预警装置在车道偏离预警时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的车道偏离预警装置与车道偏离预警方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。

本发明实施例提供的装置，通过实时捕捉图像并对捕捉到的图像进行处理，并根据处理得到的左右车道线之间角度和左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道，从而避免了对摄像机内外参数的设定，并保证了当驾驶员单侧车道线压线行驶时，能够及时报警。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种车道偏离预警的方法，其特征在于，所述方法包括：

实时捕捉视频图像；

对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；

根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；

如果确定偏离车道，输出警报信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道，包括：

根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断所述车辆是否偏离车道；其中，th_L为极坐标下左车道线与图像底边的夹角，th_R为极坐标下右车道线与图像底边的夹角。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断所述车辆是否偏离车道，包括：

当th_L与th_R的差大于预设阈值，则车辆向第一方向偏离车道；

当th_L与th_R的差小于预设阈值的相反数，则车辆向第二方向偏离车道，所述第一方向与第二方向相反。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断所述车辆是否偏离车道包括：

当th_L与th_R的差的绝对值大于预设阈值，则车辆偏离车道；

当th_L与th_R的差的绝对值小于或等于预设阈值，则车辆未偏离车道。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道，包括：

根据左车道线与图像底边的交点和p_L的位置关系，以及右车道线与图像底边的交点和p_R的位置关系，判断所述车辆是否偏离车道；其中，p_L为当车辆在车道中间位置时,左车道线与图像底边交点位置点向右偏移一定距离得到的左偏预警点，p_R为当车辆在车道中间位置时,右车道线与图像底边交点位置点向左偏移一定距离得到的右偏预警点。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据左车道线与图像底边的交点和p_L的位置关系，以及右车道线与图像底边的交点和p_R的位置关系,判断所述车辆是否偏离车道，包括：

当左车道线与图像底边交点位于p_L左侧，则车辆向第一方向偏移车道；

当右车道线与图像底边交点位于p_R右侧，则车辆向第二方向偏移车道，所述第一方向与第二方向相反。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果确定偏离车道，输出警报信息，包括：

如果对预设数目的连续图像进行判断后，确定所述车辆偏离车道，输出警报信息。

8.一种车道偏离预警的装置，其特征在于，包括：

图像捕捉模块，用于实时捕捉视频图像；

图像处理模块，用于对捕捉到的图像进行处理，得到图像中的左右车道线的角度以及左右车道线与图像底边的交点；

角度判断模块，用于根据所述左右车道线之间角度判断车辆是否偏离车道；

交点判断模块，与图像处理模块相连，用于根据所述左右车道线与图像底边的交点判断车辆是否偏离车道；

输出模块，与角度判断模块和交点判断模块相连，用于如果确定偏离车道，输出警报信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述角度判断模块用于根据th_L与th_R的差与预设阈值之间的大小关系，判断所述车辆是否偏离车道；其中，th_L为极坐标下左车道线与图像底边的夹角，th_R为极坐标下右车道线与图像底边的夹角。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述角度判断模块用于当th_L与th_R的差大于预设阈值，则车辆向第一方向偏离车道；当th_L与th_R的差小于预设阈值的相反数，则车辆向第二方向偏离车道，所述第一方向与第二方向相反。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述角度判断模块用于当th_L与th_R的差的绝对值大于预设阈值，则车辆偏离车道；当th_L与th_R的差的绝对值小于或等于预设阈值，则车辆未偏离车道。

12.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述交点判断模块用于根据左车道线与图像底边的交点和p_L的位置关系，以及右车道线与图像底边的交点和p_R的位置关系，判断所述车辆是否偏离车道；其中，p_L为当车辆在车道中间位置时,左车道线与图像底边交点位置点向右偏移一定距离得到的左偏预警点，p_R为当车辆在车道中间位置时,右车道线与图像底边交点位置点向左偏移一定距离得到的右偏预警点。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述交点判断模块用于当左车道线与图像底边交点位于p_L左侧，则车辆向第一方向偏移车道；当右车道线与图像底边交点位于p_R右侧，则车辆向第二方向偏移车道，所述第一方向与第二方向相反。

14.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述输出模块用于如果对预设数目的连续图像进行判断后，确定所述车辆偏离车道，输出警报信息。

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