[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

技術領域

本發明屬于圖象處理技術領域，涉及圖像分割和圖像直線幾何特征檢測，同時涉及智能車輛導航，主要適用于智能交通領域中的輔助安全駕駛系統。

背景技術

智能交通系統是一項龐大的社會性的系統工程，包括輔助安全駕駛系統、交通管理系統、商用車輛運營系統、電子收費系統、公共交通運營系統、應急管理系統、車輛控制系統等。其中，輔助安全駕駛系統是這個系統之中成本較小，與民眾關系較為密切，而具有相當明顯的社會效應的重要組成部分，具有巨大的社會經濟發展潛力，能夠顯著地提高交通的安全水平，增加交通的機動性，降低汽車運輸對環境的影響，提高汽車運輸生產率和經濟效益。其中，相對雷達、激光、超聲波、紅外線等傳感器進行感知道路環境，視覺傳感系統具有不可忽視的優點。在實際生活中，駕駛員通過視覺可以獲得90％以上的環境信息，并且視覺采集設備具有相對廉價，直觀，通用性強等優點。

車道線是最基本的交通標志，也是汽車行駛時的基本約束。在基于視覺的智能車輛導航系統中，車道線的識別與跟蹤是一個基本的、必須的功能，它能防止汽車偏離車道，為導航提供參照，同時也是進行障礙物檢測的基本前提。因此它是汽車輔助安全駕駛系統和自主導航系統中不可缺少的部分。從上世紀九十年代中、后期，美國、德國、日本等發達國家對車道偏離預警技術進行了比較集中的研究，并且已成功研制出一些各具特色的車道偏離警告系統。這些系統通過預先給駕駛員以警告信息，提醒駕駛員采取正確的操作措施，達到防止這類事故或者降低這類事故的傷害程度的目的。

現有的車道線檢測相關的方法通常包括下列一些功能：

(1)車道線檢測。車道線檢測方法一般來說有幾種模式：模板匹配法的原理是用與車道線的寬度等特征相一致的模板對車道線進行直接匹配，以達到分割車道線的目的，它的缺點在于難以選擇恰當的幾何道路模板，以及計算復雜性較高的問題。特征匹配法計算主要集中在圖像處理以及如何進行特征值的抽象化，這種方法避免了模板匹配法過于依賴特定車道線特征的缺點，對不同的道路具有一定的自適應性。也有較為簡化的(例如逐行掃描獲取灰度峰值)基于形態學的車道線識別，能夠針對一些特定情況對車道進行快速檢測。上述相關方法詳見文獻ZENG?Zhi-Hong.Lane?Detection?and?Car?Tracking?on?the?Highway，ACTAAUTOMATICA?SINICA.Vol·29，No·3May，2003和苗冬霜.基于單目視覺的道路檢測與跟蹤的?研究.燕山大學工學碩士學位論文，2006.4。

(2)利用通用的圖像塊動態聚類的方法，對路面區域進行分割。這種方法屬于通用的圖像分割方法，因此在各種不同的情況下都具有良好的穩定性，尤其擅長于對于非結構性的道路的分割，它的缺點在于無法利用已有的約束條件對問題進行簡化，往往使計算量偏大。詳見文獻Jill?D.Crisman?et?al.UNSCARF，A?Color?Vision?System?for?the?Detection?of?UnstructuredRoads，Proceedings?of?the?1991?IEEE?International?Conference?on?Robotics?and?AutomationSacramento，California-April?1991.

(3)利用反透視變換消除攝像機透視效應的影響，并且借助公路本身的幾何參數，例如道路的曲率等，對前方道路的情況進行擬合和估計。它首先利用精確的攝像機參數標定所建立起來的圖像坐標與真實坐標的變換關系，將車輛前方的路面區域平鋪在二維水平面空間之中，隨后使用幾何曲線模型在二維水平面上對道路的走向進行直接的擬合估計。這種方法的缺點在于對攝像機參數標定和安裝的精度要求相當高，因為坐標系之間存在的變換關系會將攝像機參數誤差放大，尤其是在距離攝像機較遠的前方。詳見文獻Massimo?Bertozzi?et?al，GOLD：A?Parallel?Real-Time?Stereo?Vision?System?for?Generic?Obstacle?and?Lane?Detection，IEEETRANSACTIONS?ON?IMAGE?PROCESSING，VOL.7，NO.1，JANUARY?1998。

發明內容

本發明的任務是提供一種基于灰度估計和級聯霍夫變換的車道線檢測方法，與同類方法相比，具有穩定性強，適用場合較為廣泛等優點。

為了方便地描述本發明內容，首先對一些概念進行說明。