CN105922991A - 基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法及系统 - Google Patents

基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法及系统，方法包括：A1.通过车辆的摄像头获取车辆前方路面的图像；A2.根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线；A3.若检测结果不符合预设车道线条件，则根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线；A4.根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。本发明可在难以准确检测车道线或检测错误时，生成虚拟车道线，并基于虚拟车道线向驾驶员提供车道偏离报警，实现向驾驶员提供车道偏离预警能力。

Description

基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法及系统
技术领域
本发明涉及车辆主动安全技术领域，具体涉及一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法及系统。
背景技术
目前，用于车道偏离预警的系统采用的配置大多是使用安装于车内后视镜位置的前向摄像头，用于前方障碍物检测的系统采用的配置大多是使用安装于车辆前保险杆位置的前向激光雷达。
现有的车道偏离预警系统大多依据路面上画好的车道线判断是否发生车道偏离，其性能会因为车辆行驶环境变化有很大程度上的波动，如阴雨天、逆光、积水、路旁阴影等天气、照明和路面情况的变化，可能导致诸如：车道线误检、只能检测单边车道线、无法检测到车道线等情况，频繁给出错误的报警，导致车道线检测的可靠性和可信度降低。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，并相应提出一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统，当车道线不能被准确检测到或检测错误时，可以生成虚拟车道线，以提供车道偏离预警能力。
本发明提出的一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，主要包括以下步骤：
A1.通过车辆的摄像头获取车辆前方路面的图像；
A2.根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线；
A3.若检测结果不符合预设车道线条件，则根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线；
A4.根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
在本发明的进一步优选方案中，步骤A3中若检测结果是只有一条车道线，则确定为不符合预设车道线条件；并在与检测出来的车道线间隔一个标准车道宽度的相对侧上生成一条虚拟车道线。
在本发明的进一步优选方案中，步骤A3中若检测结果是没有任何车道线，则确定为不符合预设车道线条件；并且执行以下步骤：
A31.启用激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度；
A32.沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A31中激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度包括：将检测得到的激光雷达点云数据栅格化，投影到栅格图中生成栅格图；利用形态学处理方法提取栅格图中的路沿信息；将所述车道宽度设置为将每栅格边长乘以与所述车道宽度相对应的栅格数而获得的值。
在本发明的进一步优选方案中，步骤A4中包括以下步骤：
A41.通过坐标计算获得所述检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线的斜率；
A42.从获得的斜率分别计算与车身纵向坐标轴的夹角；
A43.当相应夹角的平均值大于车道偏离报警阈值时发出适当的报警。
在本发明的进一步优选方案中，所述预设车道线条件包括车道线条数、车道线之间的距离、虚线特征、实线特征以及颜色。
本发明相应提出的一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统，主要包括摄像头单元、车道检测单元、虚拟车道线生成单元以及车道偏离预警单元；
摄像头单元，用于获取车辆前方路面的图像；
车道检测单元，用于根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线；
虚拟车道线生成单元，用于当车道检测单元的检测结果不符合预设车道线条件时，根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线；
车道偏离预警单元，用于根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
在本发明的进一步优选方案中，还包括激光雷达单元以及路宽运算单元；
激光雷达单元，用于在车道检测单元检测到没有任何车道线时，检测路沿边界并获得激光雷达点云数据；
路宽运算单元，用于根据激光雷达点云数据计算路面宽度；
所述虚拟车道线生成单元用于沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
本发明至少具备以下有益效果：
1、在行车过程中遇到天气、照明或路面情况等因素导致难以准确检测车道线或检测错误时，可以生成虚拟车道线，并且基于虚拟车道线向驾驶员提供车道偏离报警，实现向驾驶员提供车道偏离预警能力。
2、进一步方案中，采用摄像头和激光雷达协作的方式，在难以准确检测车道线或检测错误时，能够生成虚拟车道线，并且基于虚拟车道线向驾驶员提供车道偏离报警，有效提高了车道偏离预警的可靠性和可信度。
附图说明
图1是实施例一提出的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法的总体流程示意图。
图2是图1步骤S300中仅检测到左车道线时生成虚拟右车道线的原理示意图。
图3是图1步骤S300中仅检测到右车道线时生成虚拟左车道线的原理示意图。
图4是图1进一步细化后的流程示意图。
图5是图4步骤S310中对激光雷达点云数据栅格化处理效果示意图。
图6是图1步骤S300中没有检测到车道线时生成虚拟左/右车道线的原理示意图。
图7是图4进一步细化后的流程示意图。
图8是车道偏离检测预警算法所用的左右车道夹角示意图。
图9是实施例二提出的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统框图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
实施例一
请参阅图1，实施例一提出的一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，主要包括以下步骤S100至S400：
S100、通过车辆的摄像头获取车辆前方路面的图像。
S200、根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线。
步骤S200中，预设车道线条件可包括车道线条数、车道线之间的距离、虚线特征、实线特征以及颜色等。例如：1、一条车道应至少包括两条车道线，即左车道线和右车道线，若仅检测到一条车道线，即左车道线或右车道线，或没检测到任何车道线，则说明检测结果不符合预设车道线条件。2、两条车道线的距离即车道宽度应符合标准，如三级以上多车道公路每条机动车道宽度为3米，根据该车道宽度可在相对侧检索到另一条车道线。3、车道线可有实线、虚线之分以及黄色、白色之分，基于实线特征、虚线特征、黄色或白色这些特征可从图像较为精确地检测到车道线(假如有的话)。
在检测时具体可以使用例如逆透视投影变换、边缘检测、直线检测等，其中，逆透视投影变换用于将图像坐标系下的道路图像(也就是车辆摄像头所获取的图像)变换到世界坐标系下的地平面中，边缘检测被适当地配置成使用在canny算子检测组成图像边缘，直线检测使用霍夫变换来检测直线车道线。
S300、若检测结果不符合预设车道线条件，则根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线。
步骤S300中，检测结果不符合预设车道线条件是指：根据预设车道线条件的上述两条车道线的距离、实线特征、虚线特征、黄色、白色等特征进行检测，仅检测到一条车道线的情况，或没检测到任何车道线的情况。
若检测结果是只有一条车道线，则确定为不符合预设车道线条件；并在与检测出来的车道线间隔一个标准车道宽度的相对侧上生成一条虚拟车道线，请参阅图2或图3。
若检测结果是没有任何车道线，则同样确定为不符合预设车道线条件；并且执行以下步骤S310和步骤S320，请参阅图4：
S310、启用激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度。
步骤S310中激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度具体可包括：将检测得到的激光雷达点云数据栅格化，投影到栅格图中生成栅格图，如图5所示；利用形态学处理方法提取栅格图中的路沿信息；将所述车道宽度设置为将每栅格边长乘以与所述车道宽度相对应的栅格数而获得的值。
S320、沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
步骤S320请一并参阅图6。
S400、根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
步骤S400中具体可包括以下步骤S410至S430，请参阅图7：
S410、通过坐标计算获得所述检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线的斜率。
S420、从获得的斜率分别计算与车身纵向坐标轴的夹角。
S430、当相应夹角的平均值大于车道偏离报警阈值时发出适当的报警。
如图8所示，可采用车道偏离检测预警算法：基于车道线的检测结果以及生成的虚拟车道线，使用坐标获得左/右车道线的斜率，从获得的斜率计算与x轴的左/右夹角，当左/右夹角的平均值大于车道偏离报警阈值时发出适当的报警。
实施例二
请参阅图9，实施例二在实施例一的基础上，相应提出的一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统，包括摄像头单元10、车道检测单元20、虚拟车道线生成单元30以及车道偏离预警单元40。其中：
摄像头单元10，用于获取车辆前方路面的图像。
车道检测单元20，用于根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线。
虚拟车道线生成单元30，用于当车道检测单元20的检测结果不符合预设车道线条件时，根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线。
车道偏离预警单元40，用于根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
以上摄像头单元10、车道检测单元20、虚拟车道线生成单元30以及车道偏离预警单元40与实施例1中步骤S100至S400对应，其详细原理不再赘述。
进一步地，实施例二还包括激光雷达单元50以及路宽运算单元60。其中：
激光雷达单元50，用于在车道检测单元20检测到没有任何车道线时，检测路沿边界并获得激光雷达点云数据。
路宽运算单元60，用于根据激光雷达点云数据计算路面宽度。
在车道检测单元20检测到没有任何车道线时，所述虚拟车道线生成单元30用于沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
实施例二中激光雷达单元50、路宽运算单元60以及车道检测单元20与实施例一中步骤S310、S320相对应，其详细原理不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1.通过车辆的摄像头获取车辆前方路面的图像；
A2.根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线；
A3.若检测结果不符合预设车道线条件，则根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线；
A4.根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
2.根据权利要求1所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，步骤A3中若检测结果是只有一条车道线，则确定为不符合预设车道线条件；并在与检测出来的车道线间隔一个标准车道宽度的相对侧上生成一条虚拟车道线。
3.根据权利要求1所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，步骤A3中若检测结果是没有任何车道线，则确定为不符合预设车道线条件；并且执行以下步骤：
A31.启用激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度；
A32.沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
4.根据权利要求3所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，所述步骤A31中激光雷达检测路沿边界并计算路面宽度包括：将检测得到的激光雷达点云数据栅格化，投影到栅格图中生成栅格图；利用形态学处理方法提取栅格图中的路沿信息；将所述车道宽度设置为将每栅格边长乘以与所述车道宽度相对应的栅格数而获得的值。
5.根据权利要求1所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，步骤A4中包括以下步骤：
A41.通过坐标计算获得所述检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线的斜率；
A42.从获得的斜率分别计算与车身纵向坐标轴的夹角；
A43.当相应夹角的平均值大于车道偏离报警阈值时发出适当的报警。
6.根据权利要求1至5任一项所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警方法，其特征在于，所述预设车道线条件包括车道线条数、车道线之间的距离、虚线特征、实线特征以及颜色。
7.一种基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统，其特征在于，包括摄像头单元、车道检测单元、虚拟车道线生成单元以及车道偏离预警单元；
摄像头单元，用于获取车辆前方路面的图像；
车道检测单元，用于根据预设车道线条件从所述图像中检测出车道线；
虚拟车道线生成单元，用于当车道检测单元的检测结果不符合预设车道线条件时，根据所述预设车道线条件生成相应的虚拟车道线；
车道偏离预警单元，用于根据检测到的车道线和/或生成的虚拟车道线确定车辆是否正从行车道偏离，若是，则执行相应的预警动作。
8.根据权利要求7所述的基于生成虚拟车道线的车道偏离预警系统，其特征在于，还包括激光雷达单元以及路宽运算单元；
激光雷达单元，用于在车道检测单元检测到没有任何车道线时，检测路沿边界并获得激光雷达点云数据；
路宽运算单元，用于根据激光雷达点云数据计算路面宽度；
所述虚拟车道线生成单元用于沿行车方向右侧路沿生成一条虚拟右车道线，在间隔一个标准车道宽度的相对侧，依次生成虚拟左车道线，直至整个路面宽度。
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