[發(fā)明專利]一種基于單目視覺的駕駛員換道過程量化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610048736.5
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105740782B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余貴珍;韓蕾;王云鵬;周彬;吳家軒
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 趙文穎

1.一種基于單目視覺的駕駛員換道過程量化方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一：安裝攝像頭，獲取車輛完整換道過程視頻信息；

在車輛前方正中位置安裝攝像頭，通過攝像頭獲取車輛完整換道過程中前方道路環(huán)境的視頻；

步驟二：進(jìn)行車道線檢測，確定車道線數(shù)目及車道線端點(diǎn)坐標(biāo)；

針對步驟一中得到的視頻，使用城市復(fù)雜道路環(huán)境下車道線檢測算法，提取出整個(gè)換道過程的車道線信息，輸出感興趣區(qū)域中各時(shí)刻檢測出的車道線數(shù)目及獲取的車道線的端點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值；具體包括以下步驟：

(1)圖像預(yù)處理

針對步驟一獲取視頻對應(yīng)的視頻圖像，選取感興趣區(qū)域，感興趣區(qū)域選取原則為：當(dāng)車輛處于車道保持行駛狀態(tài)時(shí)，感興趣區(qū)域內(nèi)部顯示且只顯示出當(dāng)前行駛車道的兩條車道線；獲取感興趣區(qū)域的灰度圖像，使用高斯濾波法對灰度圖像進(jìn)行平滑處理，去噪處理，對去噪后的灰度圖像使用Sobel算子進(jìn)行邊緣檢測，得到圖像的邊緣輪廓圖，采用大津算法求取閾值，并利用求取的閾值結(jié)果對圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值化圖像；

(2)線段點(diǎn)掃描，刪除冗余點(diǎn)，保留線段候選點(diǎn)

對(1)中得到的二值化圖像進(jìn)行線段點(diǎn)掃描處理，線段點(diǎn)掃描采用每行從左至右、從下到上逐行掃描的形式，對已掃描過的像素點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，不再對其進(jìn)行二次掃描判斷，遍歷整個(gè)二值化圖像的各像素點(diǎn)，將線段候選點(diǎn)集中點(diǎn)存儲數(shù)量大于等于20的各相應(yīng)點(diǎn)像素值保留，其余像素值置0；

(3)車道線檢測、擬合

第一、檢測車道線，首先使用概率霍夫變換方法在掃描后的圖像中篩選出符合設(shè)定條件的線段，將其作為候選車道線線段；

第二、對各候選車道線的交點(diǎn)進(jìn)行聚類，由聚類交點(diǎn)向圖像底邊X軸引垂線，通過判斷各候選車道線和垂線與底邊X軸交點(diǎn)的位置關(guān)系確定真實(shí)車道線，并對車道線進(jìn)行擬合，具體的：

用感興趣區(qū)域的軸對稱線將其自身劃分為左、右兩部分，候選車道線線段中心點(diǎn)位于軸對稱線線上或者左側(cè)的被歸為左側(cè)候選車道線，其余被歸為右側(cè)候選車道線；首先，對左右兩側(cè)的候選車道線線段進(jìn)行同向性的判別與篩選，剔除掉兩側(cè)少數(shù)與其他大多數(shù)線段斜率值符號相異的線段；之后，若兩側(cè)線段數(shù)均不為0，則將左側(cè)所有候選車道線線段與右側(cè)所有候選車道線線段分別延長相交，對交點(diǎn)使用K-均值聚類算法進(jìn)行處理，求出當(dāng)前簇的質(zhì)心O的坐標(biāo)值；否則，只對單側(cè)候選車道線線段進(jìn)行延長及交點(diǎn)聚類處理，同樣求出該簇質(zhì)心O的坐標(biāo)值；最后，過該質(zhì)心點(diǎn)向感興趣區(qū)域的底邊引垂線，設(shè)垂線與感興趣區(qū)域底邊交于一點(diǎn)O′，對于兩側(cè)候選車道線線段數(shù)均不為0的情況，分別判斷感興趣區(qū)域左右兩側(cè)與O′距離最近且線段所在直線與垂線的交點(diǎn)和質(zhì)心O的相差距離不大于20的候選車道線，即為檢測出的兩條真實(shí)車道線；否則只對單側(cè)候選車道線數(shù)不為0的一側(cè)進(jìn)行判斷，與O′距離最近且線段所在直線與垂線的交點(diǎn)和質(zhì)心O的相差距離不大于20的候選車道線即為一條真實(shí)車道線；對確定的真實(shí)車道線線段進(jìn)行擬合、延長，使其與感興趣區(qū)域邊框相交，并將其交點(diǎn)的坐標(biāo)值輸出，用于表征與之相應(yīng)的車道線；

步驟三：獲取換道特征角；

依據(jù)建立的車道線幾何模型及換道特征角計(jì)算公式，使用步驟二中得到的車道線端點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)值計(jì)算出換道過程各階段對應(yīng)時(shí)刻的換道特征角；

步驟四：對換道特征角與時(shí)間變量進(jìn)行雙曲正切函數(shù)擬合；

將步驟三中求得的換道特征角與其對應(yīng)的時(shí)間變量代入雙曲正切函數(shù)進(jìn)行擬合，得到系數(shù)確定的用來對該次換道過程進(jìn)行數(shù)值描述的雙曲正切函數(shù)，完成量化。