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专利号: 2020103126897
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,包括以下具体步骤:

S1,采集行车中视频数据;

S2,确定S1所用采集设备的畸变参数,基于所述畸变参数,对S1获取的视频数据进行畸变矫正;

S3,构建车道线检测模型,逐帧提取车道线图像;

S31,在HSL颜色空间下对黄白车道线进行加权检测识别;

S32,采用透视矩阵对S31所提取黄白车道线的图像进行透视变换,获得车道线的区域;

S33,对S32车道线提取结果进行像素统计,得到左右车道的像素点在水平方向的分布图,根据左右峰值得到左右车道线初始位置;

S34,根据S33所得左右车道线初始位置,采用滑动窗口的方法,对所述窗口内的像素点进行最小二乘法拟合二次多项式;

S35,创建一个缓冲区保存上一帧的二次多项式系数,在下一帧的图像中利用上一帧的二次多项式来搜索附近的车道线像素点,再利用最小二乘法构成新的拟合二次多项式,最后将新的二次多项式系数在缓冲区中更新,用于下一帧的检测;

S4,计算车辆与S3所得车道线的偏移距离,根据车道线拟合结果将像素单位转化为长度单位,根据左右车道线底部基点位置与视频图像的基点位置进行比较,并根据像素宽度计算出当前车辆偏离车道的距离,S5,车辆在行驶过程中,采用S2所得畸变参数对S1所得视频数据进行矫正,使用S3所构建的模型对S2处理后视频中的车道线进行检测,输出车道线拟合二次多项式,基于S4中的距离计算方式来计算偏离距离、车道曲率半径、道路方向,并判断是否超出安全距离,若未超出安全距离,则车道线标绿色,若超出,则标红色,提供预警信号。

2.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,使用一个车载单目摄像头采集行车视频数据,单目摄像机的镜头方向水平,摆放于车辆中心位置,拍摄的车道部分占据屏幕一半,得到采用H.264/MOV格式以1280×720的分辨率进行编码的视频数据。

3.根据权利要求2所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,S32中,使用透视矩阵将车道线区域转换为鸟瞰图,具体的,将二维坐标点(x,y)转换到三维坐标点(X,Y,Z),再转换到另一个二维坐标点(x’,y’)的映射,具体计算方式如下:式中,为变换矩阵,在变换矩阵中,m11、m12、m21、m22用于比例缩放,m13、m23用于实现平移变换,m31、m32用于实现透视变换,m33用于实现全比例变换。

4.根据权利要求3所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,S32中,用于计算透视矩阵的坐标点集如下:

5.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,S2中,使用S1所用采集视频的设备拍摄标准10×7黑白棋盘格图片,并多次改变拍摄位置、拍摄角度与拍摄姿态,拍摄15张,所拍摄的棋盘图片采用JPEG格式以1280×720分辨率进行编码,对拍摄的棋盘照片的格角点进行检测,计算畸变参数,其中径向畸变三个(k1,k2,k3),切向畸变两个(p1,p2);

径向畸变:Xcorrect=x(1+k1r2+k2r4+k3r6)Ycorrect=y(1+k1r2+k2r4+k3r6)切向畸变:Xcorrect=x+[2p1xy+p2(r2+2x2)]Ycorrect=y+[p1(r2+2y2)+2p2xy];上式中,Xcorrect与Ycorrect是棋盘格点的原始坐标位置,x与y是棋盘格矫正坐标位置,通过拍摄的15张图片联立方程组求解畸变参数k1、k2、k3、p1、p2;在畸变矫正过程中,通过畸变参数与畸变点原始位置,用上式计算出矫正后的位置。

6.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,S31中,首先将图像视频数据中每一帧的图像数据转换到HLS颜色空间,使用S通道对图像进行滤波,对图像逐像素进行判断,选择S通道范围在(120,255)的像素点进行二值化,然后使用沿水平方向的Sobel滤波器和梯度方向滤波器滤除大部分水平线,将S通道的权值设定为梯度滤波器的两倍,得到筛选后的车道线像素图片。

7.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,根据S33所得左右车道线初始位置确定初始滑动窗口位置,并根据初始滑动窗口内车道线像素点平均位置确定下一滑动窗口的起始位置,确定完所有滑动窗口起始位置后,根据左右滑动窗口内的像素点,对左右滑动窗口进行最小二乘法拟合二次多项式,得到左右车道的函数拟合,其多项式形式为:yright=aright,1x2+aright,2x+aright,3

yleft=aleft,1x2+aleft,2x+aleft,3其中aleft,1、aleft,2以及aleft,3为左车道线函数拟合的系数,aright,1、aright,2以及aright,3为右车道线函数拟合的系数。

8.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,S4中,根据S34计算出的多项式判断当前车道的转弯方向,比较多项式曲线近端横坐标位置与远端横坐标位置,若大于设定值则认为当前道路是弯道,并根据坐标之差判断弯道方向,若小于设定值,认为当前车道是直行道。

9.根据权利要求1所述的基于单目视觉的车辆驾驶偏移预警方法,其特征在于,根据S34计算出的多项式计算出当前车道的曲率半径,计算公式为:其中,y和x分别是最小二乘法拟合多项式的因变量与自变量。