CN106184232A - 一种基于驾驶员视角的车道偏离预警控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于驾驶员视角的车道偏离预警控制方法，采用单目视觉获取车道线图像，运用图像处理技术提取车道线信息，根据车辆偏离时车道线在摄像头中变化情况，构建车道偏离预警模型；本发明利用车辆偏离程度函数可提前判断车辆偏离危险状态，为驾驶员提供更充足的调整时间；本发明可判断车辆偏离方向，为驾驶员提供更准确的预警信息。

Description

一种基于驾驶员视角的车道偏离预警控制方法

技术领域

本发明涉及汽车电子控制技术，特别是涉及汽车高级辅助驾驶中的车道偏离预警的控制方法。

背景技术

近年来，中国汽车工业的迅猛发展使得国内汽车数量有着大幅的增加，为了吸引越多的消费者，各大汽车厂商在车辆的设计制造过程中引入了各种先进技术，来增强车辆的安全性和通过性。包括自适应巡航(ACC-Adaptive Cruise Control)、车道偏移报警系统(LDW-Lane Departure Warning System)、车道保持系统(LKA-Lane Keeping Assist)、前方碰撞预警系统(FCW-Forward Collision Warning)等，其中LDW是最为普及功能之一，其控制简单易实现，且不会影响车辆操纵性，而且可以大大增加行车安全。它可以通过实时判定车辆的行驶位置，对因驾驶员瞌睡、扭头等情况下造成车辆偏离原来行驶发出预警信息，以提醒驾驶员及时纠正车辆方向，保证行车安全。当前已有的车道偏离预警算法有多种，其中大部分方法是利用摄像头作为感知元件，利用车道线识别技术进行车辆位置预判的，这些方法可以分为：基于角度和距离两种，主要有角平分线法、左右车道线倾斜度法、中点距离法，垂线距离法等如Wu在《Applying a Functional Neurofuzzy Network to Real-TimeLane Detection and Front-Vehicle Distance Measurement》一文中使用了车道线同识别区域夹角来计算车辆偏离的方法；Vijay在《Lane Departure Identification forAdvanced Driver Assistance》一文中同样是基于图像识别，在算法上使用了中点距离法来计算车辆偏离程度。

现有的车道偏离预警方法可以为驾驶员提供准确的预警信息，但这些方法只能对车辆危险度进行逐步报警，这就造成了在高速行驶情况下，驾驶员很难对突发重度偏离车辆进行纠正，从而造成严重事故。同时这些方法无法判断车辆出现的偏离方向。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种基于单目视觉获取车道线信息，运用所提出的控制算法，完成车道偏离预警的方法。

本发明给出了一种基于驾驶员视角的车道偏离预警控制方法，包括以下几个步骤：

步骤一：当车辆行驶在道路上时，驾驶员未开启转向灯但车辆偏离当前行驶路线，通过图像识别获取车道线信息，得出车辆偏离程度函数：其中，L1、L2分别为摄像头视角中左侧车道线拟合线同ROI上下边界交点到ROI左右对称轴的距离，L3、L4分别为摄像头视角中右侧车道线拟合线同ROI上下边界交点到ROI左右对称轴的距离，设D1＝L2-L1，D2＝L4-L3。首先判断D1和D2，如果D1≤0或D2≤0，则表明车辆偏离程度较大，直接给出严重警告(包括声音、警示灯闪烁、方向盘及座椅震动)指令。否则进行步骤二。

步骤二：当D1≥D2时，判定车辆出现右偏离，否则车辆为左偏离。此处以左偏离为例进行说明，执行步骤三；

步骤三：设K0为左侧严重偏离临界值，K1为左侧轻微偏离临界值，K2为右侧轻微偏离临界值，K3为右侧严重偏离度临界值，考虑驾驶员实际驾驶情况，避免因轻微偏离而进行报警，则当K1＜K＜K2时，判定车辆行驶正常轻度偏离，不会给出警报信息。

当K0＜K＜K1时，此时车辆处于左偏离状态，需要驾驶员进行相应修正，则给出警报指令(听觉和视觉)；

步骤四：在步骤三的基础上，驾驶员进行了方向修正且满足步骤三中K1＜K＜K2的条件，表示车辆在驾驶员的操作下修正了车辆偏离，则停止发送警示指令；否则如果驾驶员未采取任何措施，且满足K≤K0时，表明车辆偏离程度严重，给出严重警告指令。

步骤五：以上四个步骤将按顺序执行，当车辆发生偏离后驾驶员开启转向灯，则报警终止。

步骤六：如整个过程出现D1≤0或D2≤0时，则直接进入步骤一。

文中所提到的K0、K1、K2、K3均为偏离度阈值。

本发明的优点在于：

1)所构建的车道偏离预警模型，不仅考虑了车辆同每条车道线的位置关系，同时增加了危险识别因子D1和D2，因此可及时有效识别车辆偏离危险状况，为驾驶员提供更充足的调整时间；

2)所提出的车道偏离模型，不仅可以判别车辆危险度同时还可以判定偏离方向；

3)如果驾驶员在转向时开启了转向灯进行有意识的转向行为，则不会触发车道偏离预警系统。

附图说明

图1是ROI区域内车道线图像特征图；

图2是车道偏离预警系统工作流程；

图3是车辆偏离程度曲线图(车道线夹角法)；

图4是车辆偏离程度曲线图(车辆距车道线距离法)；

图5是车辆偏离程度曲线图(本发明提出的算法)。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明中所涉及的摄像头所拍摄道路进行处理后的ROI区域内车道线图像特征图。其中图中两条粗实线为拟合车道线，点划线为ROI区域对称轴，车道线拟合线同ROI区域交点为A(xa,ya)、B(xb,yb)、C(xc,yc)、D(xd,yd)。对称轴同ROI区域交点为S1(x1,y1)、S2(x2,y2)。并设定L1、L2、L3和L4分别为点A、B、C、D到对称轴的距离。

图2是本发明核心为车道偏离预警方法流程图。

本方法用摄像头获取感知信息，主要运用车道线识别算法进行车道线信息提取，获得拟合车道线、对称轴同ROI区域交点坐标，用于后续车道偏离度的计算、判别。

以车辆向右偏离为例进行说明：

首先会判断转向灯是否开启，开启则停止工作，否则将根据获得的车道线信息进行车辆位置实时判断，当D1≤0或D2≤0；车辆航向角偏移过大，行驶有危险，直接进行严重警告；否则将进行进一步判断，在D1≥D2情况下车辆发生向右偏离，根据车道偏离度函数进行偏离程度判别，当K1＜K＜K2时，车辆处于正常行驶状态，不进行警告；随着车辆右偏推进且满足K2＜K＜K3时，系统给出初级警告，如果驾驶员仍未采取措施，车辆将继续右移当满足K≥K3，此时车辆已处于危险状况，程序触发严重警告状态，将同时触发警示灯、蜂鸣器及方向盘和座椅震动开关来提醒驾驶员进行修正。整个过程如果驾驶员开启转向灯，则将立刻停止车道偏离检测。当车辆进入邻车道后，系统会根据当前车道进行重新判别。

图3，图4分别是本发明人使用以上提到的学者Wu和Vijay分别提出的算法进行数据提取得到的车辆偏离程度曲线图；

图5是利用本发明对同一个车辆运行数据进行分析得到的车辆偏离程度曲线图，对比三种算法可以看出，本发明提出的算法同样可以很好的对车辆偏离程度进行准确预测。

Claims (1)

1.一种基于驾驶员视角的车道偏离预警控制方法，包括以下几个步骤：

步骤一：当车辆行驶在道路上时，驾驶员未开启转向灯但车辆偏离当前行驶路线，通过图像识别获取车道线信息，得出车辆偏离程度函数：L1、L2分别为摄像头视角中左侧车道线拟合线同ROI上下边界交点到ROI左右对称轴的距离，L3、L4分别为摄像头视角中右侧车道线拟合线同ROI上下边界交点到ROI左右对称轴的距离，设D1＝L2-L1，D2＝L4-L3，如果D1≤0或D2≤0，给出严重警告指令；

步骤二：当D1≥D2时，判定车辆出现右偏离，否则判断车辆为左偏离；

步骤三：设置K0为左侧严重偏离临界值，K1为左侧轻微偏离临界值，K2为右侧轻微偏离临界值，K3为右侧严重偏离度临界值，当车辆左偏离时，如果K1＜K＜K2时，判定车辆行驶正常，为轻度偏离，不给出警报信息，当K0＜K＜K1时，判断车辆处于左偏离状态，驾驶员需要进行相应修正，发出警报指令，当车辆右偏离时，如果K1＜K＜K2时，判定车辆行驶正常，为轻度偏离，不给出警报信息，当K2＜K＜K3时，判断车辆处于右偏离状态，驾驶员需要进行相应修正，发出警报指令；

步骤四：当驾驶员进行了方向修正，且车辆偏离程度函数K满足K1＜K＜K2时，表示车辆在驾驶员的操作下修正了车辆偏离，则停止发送警示指令；否则如果驾驶员未采取任何措施，且满足K≤K0或者K≥K3时，表明车辆偏离程度严重，给出严重警告指令；

步骤五：以上四个步骤按顺序执行，当车辆发生偏离后驾驶员开启转向灯，则报警终止；如果步骤一至步骤五中出现D1≤0或D2≤0时，直接进入步骤一。