汽车偏离车道线角度和距离的视觉计算及预警方法

摘要

本发明涉及一种汽车偏离车道线角度和距离的视觉计算及预警方法，应用图像处理和计算机视觉技术，根据车载摄像头获取的路面图像，实时计算汽车偏离车道线的角度和距离，估算越线时间用于安全预警。实现步骤是：首先对路面图像进行车道线检测，得到局部车道线的直线方程；以摄像头为原点建立三维坐标系，记录摄像头的安装高度和俯角；依据已知偏转角情况下的车道检测结果对其焦距进行定标；依据针孔摄像机模型计算汽车相对车道线的偏转角和垂直距离；根据汽车的即时行驶速度估计驶离车道的时间，获得行驶汽车的安全预警或智能控制信息。

主权项

1.一种汽车偏离车道线角度和距离的视觉计算及预警方法,包括以下步骤：a)将CCD视频摄像头沿汽车正前方向安装在车内或车顶，调整俯角和焦距使其对前方50m内路面清晰成像，记录摄像头的安装高度h和俯角θ；b)由摄像头对路面进行连续拍摄采集到的路面图像序列，通过DSP的数字视频高速通道实现数据采集；c)对路面图像中的车道线进行检测，包括：图像边沿检测：利用两个5×5模板分别对图像进行乘—加运算，得到对应于水平和垂直方向的两幅梯度图像，由这两幅图像求出原图的边沿图像，尤其是车道线的边沿信息；图像的二值化：对边沿图像采用Otsu算法计算出自适应阈值，依据该阈值对图像进行黑白两色二值化处理；③去除水平轮廓：为了减少白点数量从而降低后续处理计算量，依据车道线在画面中不会出现水平走向的特点，对水平边沿点进行合并，即对水平方向连续出现的白点只保留最左边第一个白点，从而删除水平边沿，降低白点数量，同时又不对车道检测效果产生影响；④应用约束条件去点：根据实际车道线分布的亮度、宽度和连续性特征设定约束条件，进一步去除干扰点；⑤得到车道线方程：采用Hough变换决定最可能的直线位置，最终得到0～4条车道线的直线方程；d)对摄像头的焦距参数f进行标定：将安装好摄像头的车辆停在与车道线成已知角度的方向上，依据检测出的车道线方程计算出焦距f,用于后续车辆行驶过程中对偏转角和垂直距离的计算；e)计算汽车相对车道线的偏转角β和垂直距离d：在汽车行驶过程中，对每帧图像的车道线进行实时检测并得到直线方程，依据步骤a)记录的高度h和俯角θ以及步骤d)定标得到的焦距f根据以下公式计算偏转角β和垂直距离d：、；f)根据汽车的即时行驶速度以及步骤e)得到的偏转角β和距离参数d，根据公式计算汽车超越车道线所需时间t，设定报警阈值，若算得越线时间小于阈值，则给出警示信息。