[發(fā)明專利]一種基于FPGA的超低功耗實(shí)時(shí)車道線檢測的方法

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• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN108491811A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃凱;崔明月;周曉梅;李博洋;楊俊杰;朱笛;張文權(quán);康德開
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

本發(fā)明涉及車道線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于FPGA的超低功耗實(shí)時(shí)車道線檢測的方法。一種基于FPGA的超低功耗實(shí)時(shí)車道線檢測的方法，包括圖像預(yù)處理、車道線檢測和車道線跟蹤三個(gè)部分；本發(fā)明利用OpenCL作為編程語言和COTS組件搭建了ADAS開發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái)，提出了一種可以在檢測精度和速度成本進(jìn)行協(xié)調(diào)的可伸縮的車道線檢測算法，實(shí)現(xiàn)了在異構(gòu)平臺(tái)上車道線檢測算法的并行化，大大提高了在可接受的精度下車道線檢測的速度。實(shí)現(xiàn)了低成本的超低功耗車道線實(shí)時(shí)檢測，對自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）的投入實(shí)際應(yīng)用提供了可能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車道線檢測的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于FPGA的超低功耗實(shí)時(shí)車道線檢測的方法。

背景技術(shù)

在本發(fā)明之前的二十年中，已經(jīng)有大量研究開發(fā)了車道線檢測系統(tǒng)，例如霍夫變換隨機(jī)線檢測和可操縱過濾器等經(jīng)典的算法，但這些算法都有著各種缺陷。如霍夫變換有量化誤差，噪聲和網(wǎng)格維數(shù)等問題，而且這些算法均為CPU串行執(zhí)行，在速度和功耗方面表現(xiàn)較差。此專利中提出了一種可伸縮的車道線檢測算法，可以在檢測精度和速度之間進(jìn)行調(diào)整。例如，由于光線條件不同，道路上的阻塞，建筑物或樹木上的投影遮蓋了車道線，這時(shí)候就需要提高計(jì)算精度來達(dá)到比較好的檢測結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)所述的至少一種缺陷，提供一種基于FPGA的超低功耗實(shí)時(shí)車道線檢測的方法，提高計(jì)算精度需要較大功耗，本方法可以FPGA上使用OpenCL平臺(tái)實(shí)現(xiàn)超低功耗的檢測和跟蹤來自現(xiàn)場道路的車道線。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：在硬件方面，采用的是Altera Cyclone V SoC FPGA。主存為1GB，最大功率為4W,可支持并行優(yōu)化后車道線檢測代碼實(shí)現(xiàn)超低功耗的車道線實(shí)時(shí)檢測。

在軟件平臺(tái)方面，采用OpenCL作為編寫并行程序的框架。OpenCL提供了基于任務(wù)分割和數(shù)據(jù)分割的并行計(jì)算機(jī)制，支持多個(gè)異構(gòu)平臺(tái)協(xié)同工作，被廣泛應(yīng)用于并行加速領(lǐng)域。一個(gè)OpenCL應(yīng)用程序在host上運(yùn)行時(shí)可以連接多個(gè)加速設(shè)備，然后在加速設(shè)備上并行地運(yùn)行OpenCL代碼。

在算法方面，開發(fā)了一種可伸縮的車道檢測方法，以調(diào)節(jié)檢測精度于計(jì)算成本之間的平衡，可實(shí)現(xiàn)檢測和跟蹤來自現(xiàn)場道路的車道標(biāo)記。對于跟蹤的情況，使用非線性的粒子濾波方法。該方法特別適合并行處理，因?yàn)槊總€(gè)粒子可以獨(dú)立處理。可通過改變使用粒子的數(shù)量實(shí)現(xiàn)在跟蹤精度與計(jì)算成本之間進(jìn)行權(quán)衡。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果是：本發(fā)明利用OpenCL作為編程語言和COTS組件搭建了ADAS開發(fā)的基礎(chǔ)平臺(tái)，提出了一種可以在檢測精度和速度成本進(jìn)行協(xié)調(diào)的可伸縮的車道線檢測算法，實(shí)現(xiàn)了在異構(gòu)平臺(tái)上車道線檢測算法的并行化，大大提高了在可接受的精度下車道線檢測的速度。實(shí)現(xiàn)了低成本的超低功耗車道線實(shí)時(shí)檢測，對自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)的投入實(shí)際應(yīng)用提供了可能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明車道線檢測算法框架圖。

圖2是本發(fā)明硬件配置示意圖。

圖3是本發(fā)明車道線檢測效果圖。

圖4是本發(fā)明運(yùn)行結(jié)果圖。

圖5是本發(fā)明時(shí)間分析圖。

具體實(shí)施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實(shí)施例，附圖某些部件會(huì)有省略、放大或縮小，并不代表實(shí)際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

如圖1所示，為車道線檢測算法框架圖，對輸入圖像先進(jìn)行預(yù)處理，然后根據(jù)前一幀的估計(jì)來判斷執(zhí)行車道線檢測算法或車道線跟蹤算法，以獲取精確的車道線位置。