CN108189844B - 一种车道偏离预警系统的报警方法 - Google Patents

Abstract

一种车道偏离预警系统的报警方法，该车道偏离预警系统包括车道标线检测模块、预警模块和车身控制器，包括以下步骤：步骤一、建立坐标系：建立世界坐标系(O，X，Y，Z)和图像平面坐标系(u，v)；步骤二、预触发报警状态判定：若满足Distance≤Threshold时，触发预报警状态，并由车身控制器记录预报警状态；当不满足Distance≤Threshold时，触发非预报警状态，并由车身控制器记录非预报警状态；步骤三、报警抑制状态判定：当DriftAngle≥angleThresh时，触发抑制报警状态，并由车身控制器记录抑制报警状态状态；当DriftAngle≥angleThresh不满足时，触发非抑制报警状态，并由车身控制器记录非抑制报警状态；步骤四、输出报警状态。有效避免因路面模糊、磨损等引起的检测不准时的误警告问题。

Description

一种车道偏离预警系统的报警方法

技术领域

本发明涉及一种报警方法，更具体地说涉及一种车道偏离预警系统的报警方法，属于商用车电器系统设计技术领域。

背景技术

车道偏离预警(Lane Departure Warning，LDW)系统作为高级驾驶员辅助系统(Advanced Driver Assistant System，ADAS)的重要组成部分已成为智能汽车领域的一大发展方向，车道偏离预警系统通过检测道路上的车道标志线为车辆提供行驶车道信息；当车辆偏离车道却没有开启相应转向指示灯时，车道偏离预警系统将以指示灯和报警声提示驾驶员，防止驾驶员因无意识偏离车道，发生侧偏等交通事故。

目前，很多车辆上均已配备车道偏离预警系统，该系统主要由车道标线检测模块、预警模块和车身控制器组成。绝大部分车道偏离预警系统中预警模块的报警触发条件有2种：1、通过计算图像成像平面上左右车道线的夹角平分线与车辆中轴线的夹角，当该夹角大于一定值时立即报警；2、通过计算车辆距离左右车道线的距离，当该距离小于一定值时立即报警。但是，上述的这两种报警策略有很大的局限性：当车道标志线被磨损或图像成像不清晰时，在图像平面上拟合出的车道标志线的方向会有很大偏差，这将直接导致左右车道线的夹角平分线与车辆中轴线的夹角计算不准确，很难提供精准的报警信息；而且限定阈值的设定会对报警状态产生较大影响。

发明内容

本发明针对现有的车道偏离预警系统中预警模块的报警策略存在当车道标志线被磨损或图像成像不清晰时很难提供精准的报警信息、限定阈值的设定会对报警状态产生较大影响等问题，提供一种车道偏离预警系统的报警方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种车道偏离预警系统的报警方法，该车道偏离预警系统包括车道标线检测模块、预警模块和车身控制器，所述的车身控制器分别与车道标线检测模块和预警模块相连接，所述的车道标线检测模块和预警模块相连接，车身控制器记录车道标线检测模块和预警模块状态、同时记录预警模块输出的报警信息，所述的车道标线检测模块对车道标志线进行识别、确认车道标线与自车车辆的相对位置关系，所述的预警模块判断车辆是否已经贴近或越过车道标志线，当车辆进入设定报警区域时预警模块为驾驶员提供报警信息，包括以下步骤：

步骤一、建立坐标系：对应安装在车体上相机成像的集合关系，建立世界坐标系(O，X，Y，Z)和图像平面坐标系(u，v)，

其中世界坐标系(O，X，Y，Z)的原点建立在相机(1)摄像头的垂直中心线与地面的交点，X指向车辆纵轴的前方，Y指向垂直与车辆纵轴的右方，Z指向垂直与车辆的上方，

其中平面坐标系的原点建立在相机(1)获取到的图像左上方，u轴为垂直方向，v轴为水平方向；

步骤二、预触发报警状态判定：

车道标线检测模块根据当前车道线检测结果y2与预设的车辆宽度信息，计算获得车轮距离车道线的距离Distance＝abs(b-width/2)，将该距离作为预触发报警状态的重要判断条件，若满足Distance≤Threshold时，触发预报警状态，并由车身控制器记录预报警状态；当不满足Distance≤Threshold时，触发非预报警状态，并由车身控制器记录非预报警状态；

其中，当前车道线检测结果y2在世界坐标系(O,X,Y,Z)中的表达式为y＝k*x+b，该处k为车道线的斜率、b为截距，width是车辆宽度，Threshold值为设定在车道标线检测模块中当车辆发生车道偏离时应当发出报警的距离阈值，Threshold值可以根据不同的需求由用户进行设定；

步骤三、报警抑制状态判定：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当车身控制器记录的状态判断为预报警状态时，预警模块读取车道标线检测模块输出的当前帧及上一帧车道线的检测结果，然后将当前帧检测结果与上一帧的检测结果进行对比判断，采用如下公式对报警状态进行抑制修正：

y_pre＝k_pre×x+b_pre

y_cur＝k_cur×x+b_cur

DriftAngle＝atan(k_pre)-atan(k_cur)

上式中，_pre代表上一帧车道线的检测结果，_cur代表当前帧车道线的检测结果，DriftAngle为当前帧车道线检测结果与上一帧车道线检测结果的偏角，

当DriftAngle≥angleThresh时，触发抑制报警状态，并由车身控制器记录抑制报警状态状态；当DriftAngle≥angleThresh不满足时，触发非抑制报警状态，并由车身控制器记录非抑制报警状态；

步骤四、输出报警状态：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当步骤二中车身控制器记录了预报警状态，且步骤三中车身控制器记录了非抑制报警状态时，预警模块输出报警状态至车身控制器，否则预警模块输出非报警状态至车身控制器。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：

本发明在多种不同的工作情况下，均可以进行稳定、及时、高精度的报警，同时在驾驶员主动操作车辆时不会触发非必要的报警，最终在保证安全的同时提升驾驶员的驾驶体验。

附图说明

图1是本发明中世界坐标系示意图。

图2是本发明中图像平面坐标系示意图。

图3是本发明中报警距离计算示意图。

图4是本发明中抑制预触发报警状态示意图。

图5是本发明中报警状态示意图。

图中：相机1。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图5，一种车道偏离预警系统的报警方法，该车道偏离预警系统包括车道标线检测模块、预警模块和车身控制器，车身控制器分别与车道标线检测模块和预警模块相连接，车道标线检测模块和预警模块相连接。所述的车身控制器记录车道标线检测模块和预警模块状态、同时记录预警模块输出的报警信息，所述的车道标线检测模块对车道标志线进行识别、确认车道标线与自车车辆的相对位置关系，所述的预警模块判断车辆是否已经贴近或越过车道标志线，当车辆进入设定报警区域时预警模块为驾驶员提供报警信息。该报警方法具体包括以下步骤：

步骤一、建立坐标系：对应安装在车体上相机1成像的集合关系，建立世界坐标系(O，X，Y，Z)和图像平面坐标系(u，v)。

其中世界坐标系(O，X，Y，Z)的原点建立在相机1摄像头的垂直中心线与地面的交点，X指向车辆纵轴的前方，Y指向垂直与车辆纵轴的右方，Z指向垂直与车辆的上方；其中平面坐标系的原点建立在相机1获取到的图像左上方，u轴为垂直方向，v轴为水平方向。

步骤二、预触发报警状态判定：

车道标线检测模块根据当前车道线检测结果y2与预设的车辆宽度信息，计算获得车轮距离车道线的距离Distance＝abs(b-width/2)，并将该距离作为预触发报警状态的重要判断条件。若满足Distance≤Threshold时，触发预报警状态，并由车身控制器记录预报警状态；当不满足Distance≤Threshold时，触发非预报警状态，并由车身控制器记录非预报警状态。

其中，当前车道线检测结果y2在世界坐标系(O,X,Y,Z)中的表达式为y＝k*x+b，该处k为车道线的斜率、b为截距，width是车辆宽度；Threshold为设定在车道标线检测模块中当车辆发生车道偏离时应当发出报警的距离阈值，Threshold值可以根据不同的需求由用户进行设定。

同时，车身控制器记录的预报警状态或非预报警状态将作为步骤四是否发出报警信号的判断条件。

步骤三、报警抑制状态判定：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当车身控制器记录的状态判断为预报警状态时，预警模块读取车道标线检测模块输出的当前帧及上一帧车道线的检测结果；然后将当前帧检测结果与上一帧的检测结果进行对比判断，采用如下公式对报警状态进行抑制修正：

y_pre＝k_pre×x+b_pre

y_cur＝k_cur×x+b_cur

DriftAngle＝atan(k_pre)-atan(k_cur)

上式中，_pre代表上一帧车道线的检测结果，_cur代表当前帧车道线的检测结果，DriftAngle为当前帧车道线检测结果与上一帧车道线检测结果的偏角。

当车辆变线或者压线时，车辆与车道线的夹角应连续增大；而当检测发生错误或者驾驶员有回轮动作时，车辆与车道线的夹角有间断减小的情况发生，因此当DriftAngle≥angleThresh时，触发抑制报警状态，并由车身控制器记录抑制报警状态状态；当DriftAngle≥angleThresh不满足时，触发非抑制报警状态，并由车身控制器记录非抑制报警状态。

同时，车身控制器记录的抑制报警状态或非抑制报警状态将作为步骤四是否发出报警信号的判断条件。

步骤四、输出报警状态：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当步骤二中车身控制器记录了预报警状态，且步骤三中车身控制器记录了非抑制报警状态时，预警模块输出报警状态至车身控制器；否则预警模块输出非报警状态至车身控制器。其一方面可以防止检测不准确时产生的误警告问题；另一方面可以在车辆压线，但驾驶员有意识转动方向盘回轮时，抑制报警，提升驾驶员驾驶感受。

参见图1至图5，本发明将报警策略设计为预触发报警和抑制报警两部分：预触发报警仅通过车辆与车道线真实距离进行触发，可以有效的提高报警时机的精度；抑制报警通过融合当前结果与历史n帧结果的角度偏差来进行估计，可以有效避免因路面模糊、磨损等引起的检测不准时的误警告问题，并且可以在驾驶员有意识回轮时避免报警，提升驾驶体验，拥有更高的实用性。因此本发明在多种不同的工作情况下，均可以进行稳定、及时、高精度的报警，同时在驾驶员主动操作车辆时不会触发非必要的报警，最终在保证安全的同时提升驾驶员的驾驶体验。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种车道偏离预警系统的报警方法，该车道偏离预警系统包括车道标线检测模块、预警模块和车身控制器，所述的车身控制器分别与车道标线检测模块和预警模块相连接，所述的车道标线检测模块和预警模块相连接，车身控制器记录车道标线检测模块和预警模块状态、同时记录预警模块输出的报警信息，所述的车道标线检测模块对车道标志线进行识别、确认车道标线与自车车辆的相对位置关系，所述的预警模块判断车辆是否已经贴近或越过车道标志线，当车辆进入设定报警区域时预警模块为驾驶员提供报警信息，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、建立坐标系：对应安装在车体上相机(1)成像的集合关系，建立世界坐标系(O，X，Y，Z)和图像平面坐标系(u，v)，

其中世界坐标系(O，X，Y，Z)的原点建立在相机(1)摄像头的垂直中心线与地面的交点，X指向车辆纵轴的前方，Y指向垂直与车辆纵轴的右方，Z指向垂直与车辆的上方，

其中平面坐标系的原点建立在相机(1)获取到的图像左上方，u轴为垂直方向，v轴为水平方向；

步骤二、预触发报警状态判定：

车道标线检测模块根据当前车道线检测结果y2与预设的车辆宽度信息，计算获得车轮距离车道线的距离Distance＝abs(b-width/2)，将该距离作为预触发报警状态的重要判断条件，若满足Distance≤Threshold时，触发预报警状态，并由车身控制器记录预报警状态；当不满足Distance≤Threshold时，触发非预报警状态，并由车身控制器记录非预报警状态；

其中，当前车道线检测结果y2在世界坐标系(O,X,Y,Z)中的表达式为y＝k*x+b，该处k为车道线的斜率、b为截距，width是车辆宽度，Threshold值为设定在车道标线检测模块中当车辆发生车道偏离时应当发出报警的距离阈值，Threshold值可以根据不同的需求由用户进行设定；

步骤三、报警抑制状态判定：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当车身控制器记录的状态判断为预报警状态时，预警模块读取车道标线检测模块输出的当前帧及上一帧车道线的检测结果，然后将当前帧检测结果与上一帧的检测结果进行对比判断，采用如下公式对报警状态进行抑制修正：

y_pre＝k_pre×x+b_pre

y_cur＝k_cur×x+b_cur

DriftAngle＝atan(k_pre)-atan(k_cur)

上式中，_pre代表上一帧车道线的检测结果，_cur代表当前帧车道线的检测结果，DriftAngle为当前帧车道线检测结果与上一帧车道线检测结果的偏角，

当DriftAngle≥angleThresh时，触发抑制报警状态，并由车身控制器记录抑制报警状态；当DriftAngle≥angleThresh不满足时，触发非抑制报警状态，并由车身控制器记录非抑制报警状态；

步骤四、输出报警状态：

预警模块读取车身控制器记录的状态，当步骤二中车身控制器记录了预报警状态，且步骤三中车身控制器记录了非抑制报警状态时，预警模块输出报警状态至车身控制器，否则预警模块输出非报警状态至车身控制器。

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