CN109572715A - 自动驾驶车辆的车道偏离预警方法、装置及自动驾驶车辆 - Google Patents

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武群
郭鹏伟
夏宇航
闵瑞
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Abstract

本发明公开了一种自动驾驶车辆的车道偏离预警方法、装置及自动驾驶车辆，其中，方法包括以下步骤：采集车道图像，并根据车道图像识别车道线；拟合车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线；根据最近的车道线得到车身偏离程度，并且在车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。该方法可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。

Description

自动驾驶车辆的车道偏离预警方法、装置及自动驾驶车辆
技术领域
本发明涉及自动驾驶车辆技术领域，特别涉及一种自动驾驶车辆的车道偏离预警方法、装置及自动驾驶车辆。
背景技术
在车辆行驶的过程中，由于长时间驾驶，驾驶员很容易出现疲劳、注意力不集中等情况，容易导致车辆偏离当前车道线。
相关技术中，驾驶员往往只能根据的自身的经验判断车辆车身的当前偏离程度，然而，由于驾驶员正处于疲劳、注意力不集中等状态，导致驾驶员往往不能快速的判断出此时车身的偏离程度，一旦此时车身的偏离程度较大，车辆易在短时间内偏离当前车道线，容易引发交通事故、危害交通安全，不仅车辆的安全可靠性较差，而且大大降低了用户的使用体验，亟待解决。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，该方法可以有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
本发明的另一个目的在于提出一种自动驾驶车辆的车道偏离预警装置。
本发明的再一个目的在于提出一种自动驾驶车辆。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，包括以下步骤：采集车道图像，并根据所述车道图像识别车道线；拟合所述车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线；根据所述最近的车道线得到车身偏离程度，并且在所述车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。
本发明实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
另外，根据本发明上述实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述拟合所述车道线在车身坐标系下的方程，进一步包括：获取图像坐标系；根据所述图像坐标系和所述车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合所述车道线方程。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述选择车身两侧距离车身最近的车道线，进一步包括：根据目标纵坐标与所述车道线方程得到X坐标；根据所述X坐标的正负和大小识别所述最近的两侧车道线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述根据所述最近的车道线判断车身偏离程度，进一步包括：获取所述最近的车道线的车道中心线坐标；根据所述车道中心线坐标得到所述车身偏离程度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：根据车身偏离程度控制所述最近的车道线的显示颜色；在未开启转向灯时，发出提醒信号。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，包括：采集模块，用于采集车道图像，并根据所述车道图像识别车道线；拟合模块，用于拟合所述车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线；预警模块，用于根据所述最近的车道线得到车身偏离程度，并且在所述车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。
本发明实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
另外，根据本发明上述实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述拟合模块进一步用于获取图像坐标系，并根据所述图像坐标系和所述车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合所述车道线方程，并且根据目标纵坐标与所述车道线方程得到X坐标，根据所述X坐标的正负和大小识别所述最近的两侧车道线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述预警模块进一步用于获取所述最近的车道线的车道中心线坐标，并根据所述车道中心线坐标得到所述车身偏离程度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：提醒模块，进一步用于根据车身偏离程度控制所述最近的车道线的显示颜色，并在未开启转向灯时，发出提醒信号。
为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种自动驾驶车辆，包括上述的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置。本发明实施例的自动驾驶车辆，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法的流程图；
图2为根据本发明另一个实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的车身坐标系的标定示意图；
图4为根据本发明一个具体实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警的示意图；
图5为根据本发明一个实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法、装置及自动驾驶车辆，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法。
图1是本发明一个实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法的流程图。
如图1所示，该自动驾驶车辆的车道偏离预警方法包括以下步骤：
在步骤S1中，采集车道图像，并根据车道图像识别车道线。
可以理解的是，如图2所示，首先本发明实施例采集图像，进行车道线识别。比如，本发明实施例可以将摄像机安装在车前，采集道路图像，根据选用的车道线识别算法，识别出路面上的车道线。具体地，包括以下步骤：
步骤S11：采集图像，将车道线感兴趣区域划分出来；
步骤S12：进行车道线识别，识别出路面上N(N＝0，1，2…)条车道线，每条车道线存储信息为像素特征点lp。
在步骤S2中，拟合车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，拟合车道线在车身坐标系下的方程，进一步包括：获取图像坐标系；根据图像坐标系和车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合车道线方程。
可以理解的是，拟合车道线在车身坐标系下的方程，需要标定图像坐标系与车身坐标系XY平面之间的H矩阵。
具体而言，步骤S21：计算路面所在平面到摄像机成像平面之间的单应矩阵，用H表示；具体包括以下步骤：
步骤S211：建立车身坐标系，我们假设车辆行驶路面一直处于平坦状态，车身坐标系O-XYZ的XY平面与路面平行。沿车道线方向为Y轴，垂直于车道线方向X轴，垂直路面为Z轴，原点可以任意选择，这里我们将原点建立在本车两前轮横轴中心，并沿车行驶方向为Y轴正向，垂直路面向下为Z轴正向，建立右手坐标系。
步骤S212：在路面车道线上放置四个标定点，放置位置如图3所示，标定点形式以可以准确提取其特征点为最优方案，其中，左图为摄像机所拍摄的图像，右图为实际路面俯视图。
步骤S213：运用图像处理方法，提取图像坐标系下四个标定点中心的像素坐标，齐次坐标表示为p1(x1,y1,1)，p2(x2,y2,1)，p3(x3,y3,1)，p4(x4,y4,1)。
步骤S214：通过尺规测量获取标定点在建立的车身坐标系XY平面中的实际位置齐次坐标P1(X1,Y1,1)，P2(X2,Y2,1)，P3(X3,Y3,1)，P4(X4,Y4,1)，每个点可建立如下所示的方程，其中H为3×3矩阵，其中，方程为：
p＝HP，
联立四个点的方程可求解出H矩阵。
步骤S22：将车道线像素特征点lp通过H转换到车身坐标系XY平面下，并拟合每条车道线的方程。具体步骤如下：
步骤S221：将每条车道线像素特征点lp，通过式子Lp＝-1lp转换到车身坐标系XY平面下。
步骤S222：选用合适的拟合方法，拟合出每条车道线的方程。
进一步地，在本发明的一个实施例中，选择车身两侧距离车身最近的车道线，进一步包括：根据目标纵坐标与车道线方程得到X坐标；根据X坐标的正负和大小识别最近的两侧车道线。
可以理解的是，选择车身两侧距离车身最近的车道线，根据指定的纵坐标，结合车道线方程，计算出X坐标，通过X坐标的正负和大小，选择距离车身最近的两侧车道线。
具体而言，步骤S231：根据指定的纵坐标(本案例选用车前5米的位置，记为Yt)，以及上述步骤得到的车道线方程，计算出每条车道线对应Yt的Xt坐标；
步骤S232：保留值在-M～M之间的Xt坐标(-M～M这个范围根据车道宽度以及经验值设置，主要用于减少计算量)，根据建立的车身坐标系，Xt为负时表明车道线在本车右侧，Xt为正时表明车道线在本车左侧，同时计算车道线在点(Xt，Yt)处与X轴之间的夹角θ。
步骤S233：循环步骤S231到步骤S232，直到这一帧图像上所有检测出的车道线计算完毕。
步骤S234：选取Xt坐标中最小的正数Xl和最大的负数Xr，其所在的车道线就是距车最近的车身两侧的车道线。
在步骤S3中，根据最近的车道线得到车身偏离程度，并且在车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。
其中，通过最近的左右两侧车道线得到车身偏离程度，从而判定车辆是否发生偏移，进而判断偏移程度是否需要进行偏离预警。具体地，预设值可以根据实际车身宽度，车轮宽度等进行设定，可以理解的是，在车身偏离程度大于一定值的时候，车辆易在短时间内偏离当前车道线，从而容易发生安全事故，因此需要及时发出预警，而当车身偏离程度小于或等于一定值的时候，车身虽然发生偏离，但产生偏离轨迹较小，甚至可以忽略不计的时候，可以不发出预警，提高使用体验。另外本领域技术人员可以根据实际的车型设置具体的预设值，在此不做具体限定。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据最近的车道线判断车身偏离程度，进一步包括：获取最近的车道线的车道中心线坐标；根据车道中心线坐标得到车身偏离程度。
可以理解的是，判断车身偏离程度，根据计算出的车道中心线坐标，判断车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时，进行预警。
具体而言，计算车道中心线的坐标Xm，其中Xm＝cosθ×（Xl+r）/2，当Xm超过所设定的阈值(此阈值可根据实际车身宽度，车轮宽度等进行设定)，即车辆行驶太偏左或太偏右便判断为危险。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：根据车身偏离程度控制最近的车道线的显示颜色；在未开启转向灯时，发出提醒信号。
可以理解的是，本发明实施例可以在显示屏上显示并预警，当本车过于偏左或偏右时，显示屏上相应车道线变红，并且在没有开启转向灯的情况下，在车里发出预警声音，提醒驾驶员。
具体而言，在显示屏上显示车辆实时行驶的道路俯视图。如图4所示，当本车太偏左或偏右时，相应车道线变红，但若检测到并没有转向灯开启，就在车内进行声音报警，提醒驾驶员车辆已偏离车道，从而简单快速地对车道偏离进行预警，以减少交通事故的发生，提高行车安全性。
根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，拟合出每条车道线在车身坐标系下的方程，并通过车前方某一纵坐标下所有车道线的X坐标，简单快速判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置。
图5是本发明一个实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置的结构示意图。
如图5所示，该自动驾驶车辆的车道偏离预警装置10包括：采集模块100、拟合模块200和预警模块300。
其中，采集模块100用于采集车道图像，并根据车道图像识别车道线。拟合模块200用于拟合车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线。预警模块300用于根据最近的车道线得到车身偏离程度，并且在车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。本发明实施例的装置10可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
进一步地，在本发明的一个实施例中，拟合模块200进一步用于获取图像坐标系，并根据图像坐标系和车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合车道线方程，并且根据目标纵坐标与车道线方程得到X坐标，根据X坐标的正负和大小识别最近的两侧车道线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，预警模块300进一步用于获取最近的车道线的车道中心线坐标，并根据车道中心线坐标得到车身偏离程度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置10还包括：提醒模块。其中，提醒模块进一步用于根据车身偏离程度控制最近的车道线的显示颜色，并在未开启转向灯时，发出提醒信号。
需要说明的是，前述对自动驾驶车辆的车道偏离预警方法实施例的解释说明也适用于该实施例的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，拟合出每条车道线在车身坐标系下的方程，并通过车前方某一纵坐标下所有车道线的X坐标，简单快速判断车道中心线偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
此外，本发明实施例还提出了一种自动驾驶车辆，包括上述的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置。本发明实施例的自动驾驶车辆，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车身偏离程度大于一定值时进行及时预警，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性，提升用户的使用体验。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集车道图像，并根据所述车道图像识别车道线；
拟合所述车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线；以及
根据所述最近的车道线得到车身偏离程度，并且在所述车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。
2.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，所述拟合所述车道线在车身坐标系下的方程，进一步包括：
获取图像坐标系；
根据所述图像坐标系和所述车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合所述车道线方程。
3.根据权利要求1或2所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，所述选择车身两侧距离车身最近的车道线，进一步包括：
根据目标纵坐标与所述车道线方程得到X坐标；
根据所述X坐标的正负和大小识别所述最近的两侧车道线。
4.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，所述根据所述最近的车道线判断车身偏离程度，进一步包括：
获取所述最近的车道线的车道中心线坐标；
根据所述车道中心线坐标得到所述车身偏离程度。
5.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，还包括：
根据车身偏离程度控制所述最近的车道线的显示颜色；
在未开启转向灯时，发出提醒信号。
6.一种自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集车道图像，并根据所述车道图像识别车道线；
拟合模块，用于拟合所述车道线在车身坐标系下的车道线方程，并选择车身两侧距离车身最近的车道线；以及
预警模块，用于根据所述最近的车道线得到车身偏离程度，并且在所述车身偏离程度大于预设值时，发出车道偏离预警。
7.根据权利要求1所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警方法，其特征在于，所述拟合模块进一步用于获取图像坐标系，并根据所述图像坐标系和所述车身坐标系的XY平面之间的H矩阵，以拟合所述车道线方程，并且根据目标纵坐标与所述车道线方程得到X坐标，根据所述X坐标的正负和大小识别所述最近的两侧车道线。
8.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，其特征在于，所述预警模块进一步用于获取所述最近的车道线的车道中心线坐标，并根据所述车道中心线坐标得到所述车身偏离程度。
9.根据权利要求6所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置，其特征在于，还包括：
提醒模块，进一步用于根据车身偏离程度控制所述最近的车道线的显示颜色，并在未开启转向灯时，发出提醒信号。
10.一种自动驾驶车辆，其特征在于，包括，如权利要求6-9任一项所述的自动驾驶车辆的车道偏离预警装置。
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