[發明專利]一種基于灰度估計和級聯霍夫變換的車道線檢測方法

有效

• 申請號: 200910059349.1
• 申請日: 2009-05-20
• 公開（公告）號: CN101608924A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發明（設計）人: 解梅;劉嘆
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01C21/26
• 分類號: G01C21/26;G01C21/34;G06T7/00
• 代理公司: 電子科技大學專利中心
• 代理人: 葛啟函

1.一種基于灰度估計和級聯霍夫變換的車道線檢測方法，包括以下步驟：

步驟1：采集車輛前方路況原始圖像I；

車輛行進過程中，通過安裝在車輛上的攝像機采集車輛前方路況原始圖像I；

步驟2：創建敏感區域模版圖像I_mask；

根據攝像機的內部參數和外部參數，將攝像頭視野中地平線之下、兩側邊界之內的區域劃分成敏感區域，而將其它區域劃分成非敏感區域；創建車輛前方路況原始圖像I同樣大小的敏感區域模版圖像I_mask；其中：攝像機內部參數包括主點坐標和有效焦距，攝像機外部參數包括攝像機的位置和朝向；敏感區域模版圖像I_mask中，將敏感區域內的像素值設為1，將非敏感區域內的像素值設為0；

步驟3：對步驟1所采集的車輛前方路況原始圖像I進行Canny邊緣提取計算，得到Canny邊緣提取結果圖像I_edge，在Canny邊緣提取結果圖像I_dege中，邊緣像素值設為1，非邊緣像素值設為0；

步驟4：計算車輛前方路況原始圖像I中位于步驟2確定的敏感區域內且在步驟3確定的邊緣下方的所有像素點的灰度平均值和均方差(標準差)δ，然后利用灰度平均值和均方差δ設定兩個閾值與通過閾值和閾值將車輛前方路況原始圖像I中敏感區域之內的部分劃分為R₁、R₂和R₃三類區域，其中R₁表示灰度值S小于閾值的區域，為車輛陰影區域；R₂表示灰度值S大于等于閾值且小于閾值的區域，為路面非標志區域；R₃表示灰度值S大于等于閾值的區域，為路面標志區域，其中包含前方車輛的車身區域；

步驟5：因為車道線標志的邊緣只可能出現在步驟4確定的區域R₂和區域R₃之間，所以采用計算區域R₂的膨脹與區域R₃的交集的方法計算初步的車道線標志的邊緣圖像R_edge，即：

Redge=R3∩(R2⊕D)]]>

其中：符號表示形態學膨脹運算，符號“∩”表示取交集，D為一個3×3的十字模版；以上獲得的車道線標志的邊緣圖像R_edge不光包括希望提取的車道線邊緣區域，也包含可能造成干擾的車身區域與道路區域的結合部分的邊緣區域；在車道線標志的邊緣圖像R_edge中每列像素進行由下至上的掃描，如果當前掃描像素點的坐標位于車輛陰影區域R₁之內，則將R_edge中該像素正上方的所有像素點的像素值置為0，得到最終的車道線標志的邊緣圖像R′_edge；

步驟6：針對最終的車道線標志的邊緣圖像R′_edge進行霍夫變換，并提取直線特征；

具體包括以下步驟：

步驟6-1：遍歷圖像R′_edge中的每個像素點(x，y)，計算ρ＝xcos(θ)+ysin(θ)：θ∈[0°～180°)，得到所有經過像素點(x，y)的直線組{(ρ，θ)：θ∈[0°～180°)}；其中：(x，y)表示圖像R′_edge中的像素點的位置；ρ表示經過像素點(x，y)的直線距離坐標原點，即圖像R′_edge中心的距離；θ表示角度，且θ∈[0°～180°)；

步驟6-2：將圖像R′_edge中所有像素點(x，y)的直線組{(ρ，θ)：θ∈[0°～180°)}映射到H(ρ，θ)空間，得到ρ-θ參數空間累加圖像H；

步驟6-3：在ρ-θ參數空間累加圖像H的大小為[(-ρ_w，-θ_w)，(ρ_w，θ_w)]的窗口強度最大值集合中，尋找前面n個較大的窗口強度最大值，其中n≥6，并保證每兩個局部強度最大值之間的位置關系，即(ρ_i，θ_i)和(ρ_j，θ_j)之間的關系滿足條件：

其中，ρ_w表示窗口[(-ρ_w，-θ_w)，(ρ_w，θ_w)]的半長度，取值范圍是[1，5]；θ_w表示窗口[(-ρ_w，-θ_w)，(ρ_w，θ_w)]的半寬度，取值范圍是[1，5]；

步驟7：將步驟6找出的ρ-θ參數空間中的n個直線特征位置參數(ρ_i，θ_i)及其對應的ρ-θ參數空間中強度值H(ρ_i，θ_i)映射到與邊緣圖像R′_edge等大的圖像空間之中，得到含有n條直線的圖像I′，然后對圖像I′進行全局平滑計算，并找出圖像I′中的最大值坐標點并作為車道邊緣共同的消失點P_V(x_V，y_V)；

步驟8：在P_V(x_V，y_V)下方ω∈[0，180、角度范圍的區域之內搜索屬于區域R₃的像素，將對應在ω方向之上的屬于R₃的像素個數統計為直方圖R(0:180)，然后使用高斯平滑濾波模板對直方圖R(0:180)進行平滑濾波運算，并在R(0:180)之中搜索大于R(0:180)中最大值R_max的λ倍的局部峰值R_max1，R_max2...R_max?m所對應的角度值ω_max1，ω_max2...ω_maxm；其中，λ的取值范圍為[0.2，0.5]；

步驟9：以消失點P_V(x_V，y_V)作為起點，分別以ω_max1，ω_max2...ω_max?m為方向作射線，得到的射線即為最終的車道線。