[發明專利]一種基于Bézier曲線的車道線重構方法

有效

• 申請號: 201310043750.2
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103150337A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 徐國艷;高峰;丁能根;黃小云;邢龍龍;劉建行
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

1.一種基于Bézier曲線的車道線重構方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟101：等待圖片輸入，建立圖像坐標系，設定最大圖像處理區域；坐標系以圖像左下角點為坐標原點，水平向右為x軸的正向，垂直向上為y軸的正向；

步驟102：對當前輸入的圖片，利用灰度特征和梯度特征1，搜索左車道線和右車道線起始點的所在塊，若搜索到，則采用最大類間方差法對起始點的所在塊進行二值化處理，得到塊中車道線的外側邊緣線上的最低點，最低點就是當前段車道線的局部起始點；若左車道線和右車道線起始點的所在塊均未搜索到，則執行步驟101讀取下一幅圖片；

利用梯度特征1搜索左車道線時，搜索點為左側最低點，擴展得到n×n的塊，n為像素個數，取3、5或9，并設第i（1≤i<n）行中從左到右的第1個至第n-i個像素點位于道路上，塊中剩余像素點位于左車道線上，根據式（1）確定梯度特征1值；采用梯度特征1搜索右車道線時，搜索點作為右側最低點，擴展得到n×n的塊，并設第i（1≤i<n）行中從右到左的第1個至第n-i個像素點位于道路上，塊中剩余像素點位于右車道線上，根據式（1）確定梯度特征1值；當y∈[0,45]時，n取9，當y∈(45,90]時，n取5；y∈(90,150]時，n取3；塊大小的單位為像素；像素個數n定義為塊的大小；

T＝M₁-M₂???（1）

其中，T表示梯度特征值，M₁表示車道線上的像素點和搜索點的灰度均值；M₂表示道路上的像素點的灰度均值；

步驟103：設置下一個包含有車道線外側邊緣線塊的搜索范圍，在范圍內搜索梯度特征1值最大的塊，如果搜索到的塊的灰度特征值大于灰度特征的閾值，且梯度特征1值大于梯度特征1的閾值，則得到一個包含有車道線外側邊緣線的塊，執行步驟104，否則，執行步驟105；

搜索范圍的設置方法是：設置x∈[x₁+(x₁-x₂)-e,x₁+(x₁-x₂)+e]，y＝y₁+n；其中，x₁和y₁分別為前一個車道線外側邊緣線所在塊的搜索點橫坐標和縱坐標，x₂為再前一個車道線外側邊緣線所在塊的搜索點橫坐標，當沒有再前一個車道線外側邊緣線所在塊時，x₂=0，當出現間斷時，x₁-x₂取平均值；n為前一個車道線所在塊的大小；e為調節常數，當y首次大于或等于45時e=13，當y首次大于或等于90時e=9，其它情況下e=7；

步驟104：判斷當前是否滿足搜索停止條件，如果滿足執行步驟110，否則執行步驟103；所述的搜索停止條件為：（1）當前搜索點y值大于150；或者（2）x值小于0或大于319；或者（3）右車道線搜索點進入左車道線終點切線的左側；

步驟105：判斷當前是否滿足可變向搜索條件，若是，執行步驟106，否則，執行步驟108；可變向搜索條件為：當搜索左車道線時，需y>=60；當搜索右車道線時，需搜索到的左車道線沒有出現變向，并且左車道線的起點斜率和終點斜率之差大于0.4；

步驟106：重置搜索范圍進行變向搜索，在范圍內搜索梯度特征2值最大的塊，判斷搜索到的塊的灰度特征值大于灰度特征的閾值，且梯度特征2值大于梯度特征2的閾值，如果是，則將該塊標記為轉彎的包含有車道線外側邊緣線的塊，確定搜索下一個塊的y值，然后執行步驟107，否則，執行步驟108；

利用梯度特征2搜索左車道線時，搜索點作為右側最低點，擴展得到n×n的塊，并設第i（1<i≤n）行中從左到右的第1個至第i-1個像素點位于道路上，塊中剩余像素點位于左車道線上，根據式（1）確定梯度特征2值；利用梯度特征2搜索右車道線時，搜索點作為左側最低點，擴展得到n×n的塊，并設第i（1<i≤n）行中從右到左的第1個至第i-1個像素點位于道路上，塊中剩余像素點位于右車道線上，根據式（1）確定梯度特征2值；

步驟107：判斷當前是否滿足搜索停止條件，如果滿足執行步驟110，否則，執行步驟106；搜索停止條件與步驟104中的搜索停止條件相同；

步驟108：采用間斷搜索機制尋找包含車道線外側邊緣線的塊，如果尋找到，將該塊設置為本段車道線局部起始塊，采用最大類間方差法對該塊進行二值化處理，得到塊中車道線的外側最低點，然后執行步驟103，如果不存在，執行步驟109；所述的間斷搜索機制是指：連接當前段車道線中首末兩個包含有車道線外側邊緣線的塊的搜索點，得到一條直線，以此直線為基準設置搜索范圍，搜索間斷后包含有車道線的塊；

步驟109：判斷當前是否滿足搜索停止條件，如果滿足，執行步驟110，否則，執行步驟108；搜索停止條件為下面4個中的任意一個：（1）當前搜索點y值大于150；（2）x值小于0或大于319；（3）從y>=90開始，此次間斷塊個數大于9；（4）右車道搜索點進入左車道線終點切線的左側；

步驟110：采用最大類間方差法分別對得到的所有塊進行二值化處理，最后得到m個車道線的外側最低點P_i（i=0,2,3,…,m-1），m代表塊總數，對于得到的標記為轉彎的塊，得到對應的變向點P_s；

步驟111：將車道劃分為直道、小彎道和大彎道三種路況，劃分方法是：當P_s不存在或者s>m-3且s>2×(m-1)/3時，車道為直道或者小彎道，執行步驟112；否則，車道為大彎道，執行步驟113；

步驟112：使用一條二次Bézier曲線構造車道線，二次Bézier曲線的起點為P₀，終點為P_m-1，將起點和終點作為曲線的第一個和第三個控制點，設置曲線第二個控制點的搜索區域，并搜索最優控制點，得到的二次Bézier曲線就是重構的車道線；

步驟113：使用兩條二次Bézier曲線構造車道線，第一條Bézier曲線的起點P₀，終點為P_s-1，第二條Bézier曲線的起點為P_s-1，終點為P_m-1；對于每條Bézier曲線，將起點和終點作為曲線的第一個和第三個控制點，設置曲線第二個控制點的搜索區域，并搜索最優控制點，最后得到的兩條二次Bézier曲線就是重構的車道線。