基于雙攝像機(jī)圖像融合的車道線識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]基于雙攝像機(jī)圖像融合的車道線識別系統(tǒng)，屬于計算機(jī)視覺領(lǐng)域和安全智能交通領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車作為交通工具成為了人們生活中的一部分，安全駕駛和智能駕駛已經(jīng)成為人們追求的方向。無論是車道偏離預(yù)警系統(tǒng)還是無人駕駛智能汽車視覺導(dǎo)航，都需要進(jìn)行車道線識別，然而在大城市里交通擁堵現(xiàn)象有增無減，如何在城市擁堵道路中進(jìn)行車道線識別也越來越重要。
[0003]公布號為CN102288121A的中國發(fā)明專利公開了一種基于單目視覺的車道偏離距離測量及預(yù)警方法，公布號為CN102806913A的中國發(fā)明專利公開了一種新型的車道線偏離檢測方法及裝置，這兩個發(fā)明專利都公開了車道線識別的方法，但都是針對一般情況下的車道線識別，解決不了城市擁堵道路中的車道線識別問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有車道線識別方法存在識別視野范圍受限以及不能夠解決城市擁堵道路中的車道線識別問題等缺點，提出了基于雙攝像機(jī)圖像融合的車道線識別系統(tǒng)。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案:
[0006]步驟1:在車輛左右的倒車鏡下方安裝單目攝像機(jī)，攝像機(jī)的鏡頭沖向前下方；
[0007]步驟2:攝像機(jī)標(biāo)定；所述的攝像機(jī)標(biāo)定是指對左右攝像機(jī)進(jìn)彳丁逆透視變換標(biāo)定；
[0008]步驟2-1:對左攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，要求逆透視變換后的鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm，縱軸寬度的范圍是500cm—1000cm ;所述的視野橫軸寬度的范圍是指車輛左側(cè)前后車輪外側(cè)連線以左的視野范圍；所述的視野縱軸寬度的范圍是指車輛前方的視野范圍；
[0009]步驟2-2:對右攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，要求逆透視變換后的鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm，縱軸寬度的范圍是500cm—1000cm ;所述的視野橫軸寬度的范圍是指車輛右側(cè)前后車輪外側(cè)連線以右的視野范圍；所述的視野縱軸寬度的范圍是指車輛前方的視野范圍；
[0010]步驟2-1與步驟2-2的順序能調(diào)換；要求步驟2-1與步驟2_2中的視野范圍一致；
[0011]步驟3:車道線識別；
[0012]步驟3-1:從左攝像機(jī)獲取車輛左側(cè)路面圖像L_image，先對圖像L_image進(jìn)行灰度化處理得到灰度圖像L_gray，然后對圖像L_gray進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理得到二值化圖像L_binary，再對圖像L_binary進(jìn)行逆透視變換得到鳥瞰圖像L_bird_view，最后對圖像L_bird-view進(jìn)行霍夫直線變換，檢測圖像L_bird_view中的所有直線，并根據(jù)鳥瞰圖像的距離呈現(xiàn)線性相關(guān)的規(guī)律計算直線與水平的夾角L_rho和直線的寬度L_width，當(dāng)滿足30° ( L_rho彡150°，12cm ( L_width ( 30cm時則認(rèn)為該直線是車輛左側(cè)車道線的候選直線；
[0013]步驟3-2:從右攝像機(jī)獲取車輛右側(cè)路面圖像R_image，先對圖像R_image進(jìn)行灰度化處理得到灰度圖像R_gray，然后對圖像R_gray進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理得到二值化圖像R_binary，再對圖像R_binary進(jìn)行逆透視變換得到鳥瞰圖像R_bird_view，最后對圖像R_bird-view進(jìn)行霍夫直線變換，檢測圖像R_bird_view中的所有直線，并根據(jù)鳥瞰圖像的距離呈現(xiàn)線性相關(guān)的規(guī)律計算直線與水平的夾角R_rho和直線的寬度R_width，當(dāng)滿足30° ( R_rho彡150°，12cm ( R_width ( 30cm時則認(rèn)為該直線是車輛右側(cè)車道線的候選直線；
[0014]步驟3-1與步驟3-2的順序能調(diào)換；
[0015]步驟3-3:對步驟3-1和步驟3-2的結(jié)果進(jìn)行融合；根據(jù)車輛左右車道線平行的原理，可知左側(cè)車道線的夾角L_rho與右側(cè)車道線的夾角R_rho相等，允許誤差的存在，當(dāng)滿足I L_rho-R_rho I ^ 5°時則認(rèn)為可能是左右車道線，進(jìn)一步判斷；根據(jù)車道等寬的原理，左右車道線的距離是固定的或者在某一個范圍內(nèi)，城市道路的車道寬度范圍在300cm—375cm,當(dāng)左右候選車道線的間距滿足車道寬度時，則認(rèn)為是左右車道線；
[0016]上述方案需要特別說明是的:
[0017]1.步驟I中要求在車輛左右的倒車鏡下方安裝單目攝像機(jī)并且攝像機(jī)的鏡頭沖向前下方，目的是為了保證車輛兩側(cè)的車道線在識別的視野范圍內(nèi)，由于在城市擁堵道路中的車輛前后左右都有其他車輛遮擋，依靠一個攝像機(jī)進(jìn)行車道線識別會非常困難，如圖2所示，前方的車輛將會遮擋住攝像機(jī)的視野，導(dǎo)致無法進(jìn)行車道線識別；
[0018]2.步驟2中要求左右攝像機(jī)標(biāo)定后逆透視變換得到的鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm，其目的是保證車輛兩側(cè)的車道線在其視野范圍內(nèi)，由于普通小轎車的寬度一般是160cm—180cm，城市道路的車道寬度一般是300cm—375cm，所以當(dāng)車輛在車道正中間時，如圖3所示，車輛兩側(cè)最近的車道線距離車輛外側(cè)是60cm--108cm，當(dāng)車輛接近其中一條車道線時，如圖4所示，則另一車道線距離車輛外側(cè)是120cm--215cm，鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm則能夠保證任意情況下車道線都在識別視野范圍內(nèi)；
[0019]本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明通過可行的技術(shù)方案，有以下幾點有益效果:
[0021]1.可以很好的解決城市擁堵道路中的車道線識別問題；使用左右兩個攝像機(jī)分別識別車輛左右的車道線，克服了單個攝像機(jī)視野受限的缺點；
[0022]2.圖像融合的識別方法提高了車道線識別的準(zhǔn)確性；由于左右攝像機(jī)的視野對稱性以及車道線的平行性，左右車道線在左右攝像機(jī)的鳥瞰圖中的位置是一致的，如圖4和圖5所示，這一特征有助于車道線的識別；
【附圖說明】
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[0023]圖1本發(fā)明的流程示意圖
[0024]圖2單個攝像機(jī)識別車道線時視野受限的鳥瞰圖
[0025]圖3本發(fā)明中左右攝像機(jī)的車道線識別視野鳥瞰圖
[0026]圖4本發(fā)明中車輛接近車道線時的鳥瞰圖
[0027]圖5本發(fā)明中車輛與車道線不平行時的鳥瞰圖
[0028]圖6實例中的攝像機(jī)安裝
【具體實施方式】
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[0029]采用本發(fā)明的方法，給出一個非限定性的實例，結(jié)合圖1進(jìn)一步對本發(fā)明的具體實施過程進(jìn)行說明。本發(fā)明在智能車輛平臺、智能車測試場地進(jìn)行實現(xiàn)，為了保證無人駕駛智能汽車以及人員安全，所用平臺和場地均為無人駕駛技術(shù)專業(yè)實驗平臺和測試場地。所使用的一些通用技術(shù)如圖像采集、圖像變換等不在詳細(xì)敘述。
[0030]本發(fā)明的實施方式如下:
[0031]1.按照步驟I要求在車輛左右倒車鏡處安裝單目攝像機(jī)，如圖6所示，本實例所用平臺已安裝所需裝置，只需要稍作調(diào)整便可以進(jìn)行實驗。
[0032]2.按照步驟2、3的詳細(xì)步驟進(jìn)行實現(xiàn)，其中所涉及到的參數(shù)為:測試車道寬度為300cm ;車道線的寬度為15cm，車輛寬度170cm ;左右攝像機(jī)標(biāo)定后逆透視變換得到的鳥瞰圖的視野橫軸寬度是150cm，縱軸寬度是100cm ；
[0033]3.車道線識別正確率為100%。
【主權(quán)項】
1.基于雙攝像機(jī)圖像融合的車道線識別系統(tǒng)，其特征在于包含下述步驟: 步驟1:在車輛左右的倒車鏡下方安裝單目攝像機(jī)，攝像機(jī)的鏡頭沖向前下方； 步驟2-1:對左攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，要求逆透視變換后的鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm，縱軸寬度的范圍是500cm—1000cm ;所述的視野橫軸寬度的范圍是指車輛左側(cè)前后車輪外側(cè)連線以左的視野范圍；所述的視野縱軸寬度的范圍是指車輛前方的視野范圍； 步驟2-2:對右攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，要求逆透視變換后的鳥瞰圖的視野橫軸寬度的范圍是150cm—250cm，縱軸寬度的范圍是500cm—1000cm ;所述的視野橫軸寬度的范圍是指車輛右側(cè)前后車輪外側(cè)連線以右的視野范圍；所述的視野縱軸寬度的范圍是指車輛前方的視野范圍； 步驟2-1與步驟2-2中的視野范圍一致；步驟2-1與步驟2-2的順序能調(diào)換； 步驟3-1:從左攝像機(jī)獲取車輛左側(cè)路面圖像L_image，先對圖像L_image進(jìn)行灰度化處理得到灰度圖像L_gray，然后對圖像L_gray進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理得到二值化圖像L_binary，再對圖像L_binary進(jìn)行逆透視變換得到鳥瞰圖像L_bird_view，最后對圖像L_bird-view進(jìn)行霍夫直線變換，檢測圖像L_bird_view中的所有直線，并根據(jù)鳥瞰圖像的距離呈現(xiàn)線性相關(guān)的規(guī)律計算直線與水平的夾角L_rho和直線的寬度L_width，當(dāng)滿足30° ( L_rho彡150°，12cm ( L_width ( 30cm時則認(rèn)為該直線是車輛左側(cè)車道線的候選直線； 步驟3-2:從右攝像機(jī)獲取車輛右側(cè)路面圖像R_image，先對圖像R_image進(jìn)行灰度化處理得到灰度圖像R_gray，然后對圖像R_gray進(jìn)行自適應(yīng)二值化處理得到二值化圖像R_binary，再對圖像R_binary進(jìn)行逆透視變換得到鳥瞰圖像R_bird_view，最后對圖像R_bird-view進(jìn)行霍夫直線變換，檢測圖像R_bird_view中的所有直線，并根據(jù)鳥瞰圖像的距離呈現(xiàn)線性相關(guān)的規(guī)律計算直線與水平的夾角R_rho和直線的寬度R_width，當(dāng)滿足30° ( R_rho彡150°，12cm ( R_width ( 30cm時則認(rèn)為該直線是車輛右側(cè)車道線的候選直線； 3-1與步驟3-2的順序能調(diào)換； 步驟3-3:對步驟3-1和步驟3-2的結(jié)果進(jìn)行融合；根據(jù)車輛左右車道線平行的原理，可知左側(cè)車道線的夾角L_rho與右側(cè)車道線的夾角R_rho相等，允許誤差的存在，當(dāng)滿足|L_rho-R_rho| ^ 5°時則認(rèn)為可能是左右車道線，進(jìn)一步判斷；根據(jù)車道等寬的原理，左右車道線的距離是固定的或者在某一個范圍內(nèi)，城市道路的車道寬度范圍在300cm—375cm，當(dāng)左右候選車道線的間距滿足車道寬度時，則認(rèn)為是左右車道線。
【專利摘要】基于雙攝像機(jī)圖像融合的車道線識別系統(tǒng)屬于計算機(jī)視覺領(lǐng)域和安全智能交通領(lǐng)域。首先通過安裝在車輛外左右倒車鏡處的單目攝像機(jī)采集視頻圖像，分別對左右圖像進(jìn)行逆透視變換等到鳥瞰圖像，然后進(jìn)行左右車道線候選，最后對左右車道線候選結(jié)果融合進(jìn)行車道線識別?；陔p攝像機(jī)圖像融合的車道線識別系統(tǒng)可以解決城市擁堵道路中的車道線識別等問題，適用于智能車視覺導(dǎo)航和車道偏離預(yù)警。
【IPC分類】G06K9/00, G06T7/00
【公開號】CN104899858
【申請?zhí)枴緾N201510081153
【發(fā)明人】劉宏哲, 袁家政, 劉佳, 鄭永榮
【申請人】北京聯(lián)合大學(xué)
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年2月15日