CN108177524A - Arhud系统及其车道线绘制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了本发明一种ARHUD系统，包括前视摄像头模组，将拍摄的车道图像绘制为车道线输送至车道线计算模组；车道线转换计算模组，根据预设车道线转换计算方法实时计算行车车道线；ARHUD显示模组，将车道线计算模组计算的行车车道线实时显示。本发明还公开了一种ARHUD系统车道线绘制方法本发明的ARHUD系统及其车道线回执方法绘制的车道线是实时拟合变化的，当车辆的位置发生改变时，本发明的车道线AR动画仍然是完整连续地并且可随着车辆的移动而移动，本发明能提高行车的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域，特别是涉及一种能完整连续显示车道线的ARHUD系统。本发明还涉及一种ARHUD系统车道线完整连续的绘制方法。
背景技术
ARHUD即增强型现实抬头显示系统，ARHUD可在驾驶员的可视区域内实时显示与实际道路场景相贴合的AR动画。车辆在行驶过程中ARHUD根据导航地图给出的导航数据并结合GPS的定位数据生成实时的导航AR动画，为驾驶员提供准确的行驶方向指引。与此同时当驾驶员正前方出现车辆或行人，或者驾驶中的车辆偏离当前车道踩压某一侧车道线时，ARHUD还可根据前视摄像头模组(例如采用Mobileeye)给出的ADAS数据生成相应的ADAS预警AR动画(包括FCW、FPW以及LDW)用来提醒驾驶员，从而减小发生意外的概率提高行车安全性。
目前车道线(LDW)的AR动画是根据前视摄像头模组给出的车道线方程绘制出其对应位置的车道线。由于车辆在行驶时其位置的不断改变，固定安装在车辆内部后视镜位置的前视摄像头模组在检测同一条车道线时就会因位置的不同给出不同的车道线方程，造成ARHUD绘制的车道线不完整不连续，使得其生成的AR动画效果杂乱无章。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能完整连续显示车道线的ARHUD系统。本发明还提供了一种ARHUD系统车道线完整连续的绘制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供ARHUD系统，包括前视摄像头模组、车道线计算模组和ARHUD显示模组；
前视摄像头模组，将拍摄的车道图像绘制为车道线输送至车道线计算模组；
车道线转换计算模组，根据预设车道线转换计算方法实时计算行车车道线；
ARHUD显示模组，将车道线计算模组计算的行车车道线实时显示。
其中，将拍摄的车道图像绘制为车道线包括以下步骤：
1、以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成当前原点的车道线方程；
2、设置前视摄像头模组检测范围；
3、在前视摄像头模组检测范围内，在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。
其中，车道线转换计算方法包括以下步骤：
1)以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成当前原点的车道线方程；
2)当车辆在行驶中偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算获得车道线A，自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；预设距离可设定为3到5米。
3)获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向，若原点位置改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；
4)将步骤2)中所述多个预设点坐标转换至新车道线坐标系形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；
5)将车道线A’保留的预设点依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
6)计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同预设点的X轴坐标获得第一部分拟合点，在车道线B上根据步骤2)规则在前视摄像头模组检测范围延伸生成其他预设点获得第二部分拟合点，将第一部分拟合点和第二部分拟合点形成车道线C，将车道线C发送ARHUD显示模组实时显示。
其中，步骤4)判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。
其中，步骤5)将车道线A’保留的预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，根据保留预设点Z轴坐标计算出保留预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。偏差阈值的范围可设定0.2至0.4米且差值在所有可检测到的车道线中最小。
本发明提供一种ARHUD系统车道线绘制方法，包括以下步骤：
(1)以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成车道线方程；
(2)设置检测范围，在检测范围内在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。
(3)当车辆在行驶中偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算车道线A，自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；
(4)获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向，若原点位置改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；
(5)将步骤(3)中所述多个预设点坐标转换至新车道线坐标系形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；
(6)将车道线A’保留的预设点依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线方程，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
(7)计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同预设点的X轴坐标获得第一部分拟合点，在车道线B上根据步骤(3)规则在检测范围延伸生成其他预设点获得第二部分拟合点，将第一部分拟合点和第二部分拟合点形成车道线C，该车道线C即车辆实时行车车道线。
其中，步骤(5)判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。
其中，步骤(6)将车道线A’保留的预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线，根据保留预设点Z轴坐标计算出保留预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。偏差阈值的范围可设定0.2至0.4米且差值在所有可检测到的车道线中最小
当车辆在行驶过程中发生车道偏离压线时，本发明的ARHUD系统计算获得实时行车车道线，将该实时行车车道线形成AR动画显示，解决了车辆位置发生改变造成ARHUD系统绘制的车道线不完整不连续，使得其生成的AR动画效果杂乱无章的问题。由于本发明的ARHUD系统绘制的车道线是实时拟合变化的，所以车辆的位置发生改变时，本发明的车道线AR动画仍然是完整连续地并且可随着车辆的移动而移动，从而提高行车的安全性。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明车一实施例的变道路示意图。
具体实施方式
本发明提供一种ARHUD系统，包括前视摄像头模组、车道线计算模组和ARHUD显示模组；
前视摄像头模组，将拍摄的车道图像绘制为车道线输送至车道线计算模组；
将拍摄的车道图像绘制为车道线包括以下步骤：
以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点，本实施例原点为左前轮，原点可根据实际需要选择，建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成车道线方程；
设置前视摄像头模组检测范围；设置前视摄像头模组检测范围目的是合理规划车道线，为后续步骤快速计算提供基础。过大的检测范围会增加计算复杂度，造成不必要的计算，资源浪费。过小的检测范围不利于车道线的AR动画显示。
在前视摄像头模组检测范围内，在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。该直线段的长度是从原点至前视摄像头模组最大检测范围能达到的点。以车行车方向可以根据需要规划多条车道线，例如，以左车轮、右车轮、车辆中心线等，根据实际需要设定车道线数量。
车道线转换计算模组，根据预设车道线转换计算方法实时计算行车车道线；
车道线转换计算方法包括以下步骤：
左前轮为原点当车辆在行驶中，左前轮偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算获得车道线A，即以从原点至前视摄像头模组最大检测范围能达到的点形成直线段作为车道线A，车道线A上各点Z坐标和X坐标的关系是车道线方程。自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；以自左前轮设置4个采集点a、b、c、d为例，采集点数量可根据实际情况设置。
获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向若原点位置(坐标)改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；前一时刻与当前时刻的时间间隔根据实际需求设定，时间间隔约短计算结果越准确。
即以原点当前时刻位置(坐标)建立新车道坐标系，将采集点a、b、c、d带入新的车道线坐标系。原点已定，间隔距离为预设距离，位于一条直线段上，因此可直接将a、b、c、d转入新车道线坐标系。
将a、b、c、d预设点坐标转换至新车道线坐标系后形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；
判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。本实施例中在a、b、c、d预设点在车道线A’中标注为a’、b’、c’、d’。a’、b’的Z轴坐标为负值，所以剔除a’、b’。
将车道线A’保留的c’、d’预设点坐标依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
将车道线A’保留的c’、d’预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，即先c’后d’，假设设置了5条车道线，根据保留的c’、d’预设点Z轴坐标计算出保留的c’、d’预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留的c’、d’预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。
计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同的c’、d’预设点的X轴坐标获得第一部分拟合点，在车道线B上根据预设距离在前视摄像头模组检测范围延伸生成其他预设点(坐标)获得第二部分拟合点，将第一部分拟合点和第二部分拟合点形成车道线C，将车道线C发送ARHUD显示模组实时显示。
6.一种ARHUD系统车道线绘制方法，包括以下步骤：
(1)以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴建立车道线坐标系，车身某位置作为原点，本实施例原点为左前轮，原点可根据实际需要选择，Z轴和X轴的坐标关系构成车道线方程；
(2)设置检测范围，在检测范围内在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。
(3)当车辆在行驶中偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算车道线A，自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；
(4)获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向，若原点位置改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；
(5)将步骤(3)中所述多个预设点坐标转换至新车道线坐标系形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。
(6)将车道线A’保留的预设点依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线方程，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
将车道线A’保留的预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线，根据保留预设点Z轴坐标计算出保留预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。
(7)计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同预设点的X轴坐标，在车道线B上根据步骤(3)规则在检测范围延伸生成其他预设点，将本步骤中的各预设点形成车道线C，该车道先C即车辆实时行车车道线。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种ARHUD系统，其特征在于，包括前视摄像头模组、车道线计算模组和ARHUD显示模组；
前视摄像头模组，将拍摄的车道图像绘制为车道线输送至车道线计算模组；
车道线转换计算模组，根据预设车道线转换计算方法实时计算行车车道线；
ARHUD显示模组，将车道线计算模组计算的行车车道线实时显示。
2.如权利要求1所述的ARHUD系统，其特征在于，将拍摄的车道图像绘制为车道线包括以下步骤：
1、以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成当前原点的车道线方程；
2、设置前视摄像头模组检测范围；
3、在前视摄像头模组检测范围内，在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。
3.如权利要求1所述的ARHUD系统，其特征在于，车道线转换计算方法包括以下步骤：
1)以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成当前原点的车道线方程；
2)当车辆在行驶中偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算获得车道线A，自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；
3)获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向，若原点位置改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；
4)将步骤2)中所述多个预设点坐标转换至新车道线坐标系形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；
5)将车道线A’保留的预设点依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
6)计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同预设点的X轴坐标获得第一部分拟合点，在车道线B上根据步骤2)规则在前视摄像头模组检测范围延伸生成其他预设点获得第二部分拟合点，将第一部分拟合点和第二部分拟合点形成车道线C，将车道线C发送ARHUD显示模组实时显示。
4.如权利要求3所述的ARHUD系统，其特征在于：步骤4)判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。
5.如权利要求3所述的ARHUD系统，其特征在于：步骤5)将车道线A’保留的预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻前视摄像头模组检测范围内的所有车道线，根据保留预设点Z轴坐标计算出保留预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。
6.一种ARHUD系统车道线绘制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以行车方向为Z轴，垂直行车方向为X轴，车身某位置作为原点建立车道线坐标系，Z轴和X轴的坐标关系构成当前原点的车道线方程；
(2)设置检测范围，在检测范围内在Z轴方向，自原点建立直线段做为车道线。
(3)当车辆在行驶中偏离当前行驶车道线踩压车道线A，根据车道线方程计算车道线A，自车道线A起点每隔预设距离采集多个预设点的Z轴坐标；
(4)获取当前车辆的直行速度与角速度，根据前一时刻车辆的位置以及车头朝向计算出当前时刻车辆的位置以及车头朝向，若原点位置改变则更新车辆当前时刻的车道线坐标系为新车道线坐标系；
(5)将步骤(3)中所述多个预设点坐标转换至新车道线坐标系形成车道线A’，并剔除已行驶过的预设点；
(6)将车道线A’保留的预设点依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线方程，找出车道线A’能匹配拼接的车道线B；
(7)计算车道线A’和车道线B中Z轴坐标相同预设点的X轴坐标获得第一部分拟合点，在车道线B上根据步骤(3)规则在检测范围延伸生成其他预设点获得第二部分拟合点，将第一部分拟合点和第二部分拟合点形成车道线C，该车道线C即车辆实时行车车道线。
7.如权利要求6所述的ARHUD系统车道线绘制方法，其特征在于：步骤(5)判断预设点是否行驶过采用：遍历当前车道线中所有的点在新车道线坐标系下的坐标值，若某个点的Z轴坐标为负值即认为车辆已驶过该点。
8.如权利要求6所述的ARHUD系统车道线绘制方法，其特征在于：步骤(6)将车道线A’保留的预设点自离车辆位置最近的点开始由近及远依次代入在当前时刻检测范围内的所有车道线，根据保留预设点Z轴坐标计算出保留预设点在所有车道线对应的X轴坐标，保留预设点在车道线A’的X轴坐标和保留预设点在所有车道线的X轴坐标一一比较，若差值小于偏差阈值，则该车道线B能与车道线A’匹配拼接。
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