CN105810015A - 车道偏离预警方法及系统和车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车道偏离预警方法及系统和车辆，包括：系统标定步骤：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；车线探测步骤：从所述图像中检测得到当前车线；车道偏离检测步骤：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。本发明能够在无需测量车辆参数，无需相机内外参数标定的情况下，计算车道偏离时间，并在偏离发生时给予报警，从而提高了行车的安全。

Description

车道偏离预警方法及系统和车辆

技术领域

本发明涉及汽车电子、视觉系统、车载导航，具体地，涉及车道偏离预警方法及系统。

背景技术

车道偏离预警系统通过在车辆前方或后方安装一个摄像头，并采用车载处理器对得到的单路视频进行图像处理，计算出车辆是否偏离了车道，从而进行预警。车辆偏离预警系统硬件上包括一个摄像头模块、车辆运动参数获取模块。预警控制装置包括：车辆参数及相机内外参标定模块、车线检测模块、车辆偏离时间(TimetoLaneCrossing，简称TLC)计算模块、车道偏离判断模块。

本发明与上述一般车道偏离预警系统区别在于：硬件上去除了车辆运动参数获取模块。预警控制装置上去除了车辆参数及相机内外参标定模块，并增加了系统标定模块。系统标定模块所实现过程简单，且无需计算相机内外参及车辆参数(如车宽，前悬距等)。本发明可在仅有一侧车线时工作。

换言之，本发明硬件上包括1个摄像头。预警控制装置包括：系统标定模块、车线检测模块、车辆偏离时间计算模块、车道偏离判断模块。本发明相对于传统方法优势在于：特点1.无需通过硬件获取车辆运动参数。特点2.无需相机内外参数标定。特点3.车道偏离判断模块的计算方法为全新方法，未检索到相似公知。

经检索，发现如下相关检索结果。

相关检索结果1：

申请号：201310520373.7

名称：一种车道偏离预警方法

摘要：本发明提供一种车道偏离预警方法，车道偏离预警方法包括视频采集装置安装和参数标定步骤、图像预处理步骤、边缘检测步骤、车线识别步骤和车道偏离预警时间确定步骤，其包括：车辆偏航距离计算步骤：根据视频采集装置标定的外部参数、内部参数和坐标变换关系计算出车辆偏航距离；预压车道时间估算步骤；车道偏离判断步骤：设定车道偏离时间阈值，当所述预压车道时间小于车道偏离时间阈值时，进行车道偏离预警。本发明可提高车道偏离报警的抗噪声和抗干扰的能力，使车道偏离预警可靠性提高，降低虚警率和漏警率，并提高估计预压车道时间的准确性，以给出有效的车道偏离预警。。

技术要点比较：

1.该专利文献需要对相机进行标定，而本发明不需要

2.该专利文献中计算预压车道时间与本发明不同。

相关检索结果2：

申请号：201310372910.8

名称：车道偏离预警方法和装置

摘要：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线的角度以及左右车线与图像底边的交点；根据所述左右车线之间角度判断车辆是否偏离车道；根据所述左右车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。本发明通过对车线角度和交点的处理和判断，实现了车道偏离预警。

技术要点比较：

该专利文献中没有车道偏离判断模块。仅仅采用夹角或者位置的作为报警条件，且其夹角含义与本发明不一样。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种车道偏离预警方法及系统。

根据本发明提供的一种车道偏离预警方法，包括：

系统标定步骤：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；

车线探测步骤：从所述图像中检测得到当前车线；

车道偏离检测步骤：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。

优选地，所述车道偏离检测步骤，包括：

夹角检测步骤：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算步骤：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数；

车道偏离报警步骤：当TLC小于设定阈值时进行报警。

根据本发明提供的一种车道偏离预警系统，包括：

系统标定装置：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；

车线探测装置：从所述图像中检测得到当前车线；

车道偏离检测装置：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。

优选地，所述车道偏离检测装置，包括：

夹角检测装置：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算装置：计算得到车道偏离时间：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数；

车道偏离报警装置：当TLC小于设定阈值时进行报警。

根据本发明提供的一种车辆，包括上述的车道偏离预警系统。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明的预警方案不需要测量车辆参数；

2、本发明的预警方案不需要对相机内外参数进行标定；

3、本发明能够计算车道偏离时间，并在偏离发生时给予报警，从而提高了行车的安全。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为车辆位于车道中间位置时，车线在图像中的成像情况。

图2为车辆位于车道偏右位置时，车线在图像中的成像情况。

图3为车辆位于车道右侧压线位置时，车线在图像中的成像情况。

图4为标定车线的标定原理示意图。

图5为第N帧图像的检测结果。

图6为车道偏离检测的原理示意图。

图7为本发明的步骤流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种车辆，包括一种车道偏离预警系统，车辆上安装有摄像机，以获取车辆前方或后方的图像，例如，将摄像机安装于车辆前挡风玻璃侧。

其中，根据本发明提供的一种车道偏离预警系统，包括：

系统标定装置：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；具体地，将车辆置于紧贴车线的位置，然后自动记录下车线在图像中的位置，作为标定车线；

车线探测装置：从所述图像中检测得到当前车线；例如，可以采用边缘提取算法(如Hough变换)检测在图像中检测出直线，将该直线作为当前车线；

车道偏离检测装置：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。首先检测出车线与标定车线之间的夹角θ检测出的当前车线越过标定车线时，车辆就会压线，可以假设角度θ均匀变化。

进一步地，所述车道偏离检测装置，包括：

夹角检测装置：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算装置：计算得到车道偏离时间：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数，N＝2，3，4，……；

车道偏离报警装置：当TLC小于设定阈值时进行报警。设定阈值取值范围可以为(0,1.5)，单位秒；例如，设定阈值可以为0.75秒。

通过参见图1、图2、图3，可以看到在车辆与车线不同的位置关系下，车线在车辆前方视角的图像中的对应位置及对应位置发生的变化。其中，图3中，车辆压在右侧车线上，此时可以进行标定，得到标定车线作为标定结果。

图4、图5、图6共同示出了标定车线与当前车线进行比较的原理。图4、图5中，车辆前方视角图像中由点构成的虚线表示标定出的标定车线。图5中，车辆前方视角图像中由短划线构成的虚线表示当前车线。如图6所示，第N帧图像中标定车线与当前车线之间的夹角为θ_N。

所述车道偏离预警系统可以通过根据本发明提供的一种车道偏离预警方法的步骤流程实现，具体地，所述车道偏离预警方法，包括：

系统标定步骤：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；

车线探测步骤：从所述图像中检测得到当前车线；

车道偏离检测步骤：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。

所述车道偏离检测步骤，包括：

夹角检测步骤：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算步骤：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数；

车道偏离报警步骤：当TLC小于设定阈值时进行报警。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种车道偏离预警方法，其特征在于，包括：

系统标定步骤：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；

车线探测步骤：从所述图像中检测得到当前车线；

车道偏离检测步骤：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。

2.根据权利要求1所述的车道偏离预警方法，其特征在于，所述车道偏离检测步骤，包括：

夹角检测步骤：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算步骤：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数；

车道偏离报警步骤：当TLC小于设定阈值时进行报警。

3.一种车道偏离预警系统，其特征在于，包括：

系统标定装置：标定在车辆压线的临界情况下车线在图像中的位置，得到标定车线；其中，所述图像为车辆前方视角或后方视角的图像；

车线探测装置：从所述图像中检测得到当前车线；

车道偏离检测装置：通过当前车线的角度变化以及标定车线来检测车辆是否偏离车道。

4.根据权利要求3所述的车道偏离预警系统，其特征在于，所述车道偏离检测装置，包括：

夹角检测装置：检测出当前车线与标定车线之间的夹角；

车道偏离时间计算装置：计算得到车道偏离时间：

$TLC=\frac{{\mathrm{\θ}}_N\×\mathrm{\Δ}t}{{\mathrm{\θ}}_N-{\mathrm{\θ}}_{N-1}}$

其中，TLC为车道偏离时间，θ_N为第N帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；θ_N-1为第N-1帧图像中当前车线与标定车线之间的夹角；Δt为第N帧与第N-1帧之间的时间间隔；N为大于等于2的正整数；

车道偏离报警装置：当TLC小于设定阈值时进行报警。

5.一种车辆，其特征在于，包括权利要求3或4所述的车道偏离预警系统。