CN110435652A - 车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质 - Google Patents

车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质 Download PDF

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周宗波
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Abstract

本发明提供了车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质，能够提供及时、准确的车道偏离预警，可靠性和感应灵敏性好，方法包括：步骤1：获取当前场景下车辆的前视图像，同时获取当前的车辆状态参数；步骤2：对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，计算出车辆以当前车辆状态参数行驶的情况下的车道预偏离时间；步骤3：判断车道预偏离时间是否小于报警阈值，是则发出警报进行车道偏离预警，否则，不发出警报。

Description

车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质
技术领域
本发明涉及汽车辅助驾驶技术领域，尤其涉及车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质。
背景技术
有研究表面，当前约有50％的汽车事故是由于车辆偏离正常行驶的车道引起的，其原因主要是驾驶员心烦意乱、注意力不集中以及疲劳驾驶。而所谓的前视车道偏离预警*** (LDW：Lane Departure Warning)是一种根据车辆在当前车道内的偏离状态进行预警的***，是为了解决驾驶员在无意识下偏离当前车道发生车辆交通事故的风险。据研究报告统计，在美国，LDW可将事故总发送率降低10％，可见LDW功能对降低车辆交通事故具有较大作用。自2013年起欧盟法规要求新出厂的欧盟范围内商用车必须具备该功能，率先从法律角度推动了LDW技术的发展。该***工作时，会根据车辆在当前车道内的行驶轨迹预测出车辆即将偏离当前车道的时间，并在车辆预偏离当前车道前1s时发出蜂鸣预警，驾驶员收到预警声后及时控制车辆在当前车道正常驾驶，达到预防车辆交通事故的效果。
当前的车道偏离预警***普遍存在报警滞后、灵敏性较差，且报警方式单一、不够人性化的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质，能够提供及时、准确的车道偏离预警，可靠性和感应灵敏性好。
其技术方案是这样的：一种车道偏离预警方法，其特征在于，包括：
步骤1：获取当前场景下车辆的前视图像，同时获取当前的车辆状态参数；
步骤2：对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，计算出车辆以当前车辆状态参数行驶的情况下的车道预偏离时间；
步骤3：判断车道预偏离时间是否小于报警阈值，是则发出警报进行车道偏离预警，否则，不发出警报。
进一步的，在步骤1中获取的车辆状态参数包括车速、加速度、转向、偏航角、制动踏板信息。
进一步的，在步骤2中，对获取当前场景下车辆的前视图像进行去畸变、去燥预处理，然后进行车道线识别、车道线拟合处理，得到车道线。
进一步的，在步骤2中，车道预偏离时间通过如下公式计算：
其中，t为车道预偏离时间，v1为车辆横向加速度，a1为车辆横向加速度，D为当前车辆中心质点到两侧车道线的距离；
车辆横向加速度v1通过如下公式计算：
v1＝v*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
车辆横向加速度a1通过如下公式计算：
a1＝a*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
当前车辆中心质点到两侧车道线的距离D为通过如下公式计算：
其中，W表示车道两侧宽度，Wd表示车辆宽度，d表示车辆中心距离车道中心的距离。
进一步的，在步骤2中，对获得的前视图像进行显示，并对检测到车道线进行标识。
进一步的，在步骤3中，在车道预偏离时间小于报警阈值的情况下，若获取到转向灯信号或制动踏板信号，则不发出警报；否则，发出警报进行车道偏离预警。
一种车道偏离预警***，其特征在于，包括通讯连接的：
摄像头，用于采集当前场景下车辆的前视图像；
CAN总线，用于获取的车辆状态信息；
第一处理器，用于接收获取的当前场景下车辆的前视图像，对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，结合接收的获取的车辆状态参数，计算车道预偏离时间并发发送给第二处理器；
第二处理器，用于接收并解析车辆状态信息，得到当前的车辆状态参数并转发给第一处理器，同时接收来自第一处理器的车道预偏离时间，判断是否发出车道偏离预警；
报警器，用于发出警报提醒车道偏离。
进一步的，还包括显示器，用于显示获取的前视图像，并在前视图像上标注检测到的车道线。
进一步的，所述显示器通过黄色实线在前视图像中标注检测到的车道线，黄色实现相对于检测到的车道线按设定长度向前延伸。
进一步的，所述报警器为蜂鸣器，所述第二处理器输出PWM波形控制蜂鸣器发出蜂鸣声进行车道偏离预警。
进一步的，所述CAN总线与所述第二处理器之间通过CAN通讯连接，所述第二处理器与所述第一处理器之间通过UART通讯连接，所述第二处理器与所述报警器之间通过GPIO通讯连接，所述第一处理器与摄像头之间通过YUV通讯连接，所述第一处理器与显示器之间通过LVDS通讯连接。
进一步的，所述第一处理器为SOC，所述第二处理器为MCU。
进一步的，所述第一处理器、第二处理器、摄像头一体设置，安装在整车前挡风玻璃中间。
一种车道偏离预警装置，其特征在于，其包括：包括处理器、存储器以及程序；
所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的车道偏离预警方法。
一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行上述的车道偏离预警方法。
本发明的车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质，整体稳定、可靠、鲁棒性高，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车辆预偏离出当前车道前的一定时间内进行及时预警，计算车道预偏离时间时，采用改进的TLC模型，改进了车辆速度、加速度与车辆偏航角的结合求得，更大地提高了当前车道偏离时间的精度和准确度，来提醒驾驶员及时回归在当前车道正常驾驶，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性；通过加入对转向灯信号和制动踏板信号的考量，在车道预偏离时间小于报警阈值的情况下，若获取到转向灯信号或制动踏板信号，则不发出警报；否则，发出警报进行车道偏离预警，提高报警的准确性、可靠性；同时在传统的报警的基础上，还会在显示器上显示车辆的前视图像，并在图像中通过黄色实线标注检测到的车道线，供驾驶员观察车道状况，有效的表明了当前车道线的位置，有效的提高了驾驶员规范行驶，报警方式简单、有效，在保证不影响驾驶员行车安全的前提下，尽可能多维度的提示用户报警信息，从而进一步提高车辆的行驶安全性。
附图说明
图1为本发明的车道偏离预警方法的流程图；
图2为本发明的车道偏离预警***的框图；
图3为实施例中的报警器输出的PWM波形的示意图；
图4为车辆前视车道偏离示意图。
具体实施方式
见图1，一种车道偏离预警方法，包括：
步骤1：获取当前场景下车辆的前视图像，同时获取当前的车辆状态参数，在本实施例中，获取的车辆状态参数包括车速、加速度、转向、偏航角、制动踏板信息。
步骤2：对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，计算出车辆以当前车辆状态参数行驶的情况下的车道预偏离时间，另外，还对获得的前视图像进行显示，并对检测到车道线进行标识。
具体的，对获取当前场景下车辆的前视图像进行去畸变、去燥预处理，然后进行车道线识别、车道线拟合处理，得到车道线；
见图4，车道预偏离时间通过如下公式计算：
其中，t为车道预偏离时间，v1为车辆横向加速度，a1为车辆横向加速度，D为当前车辆中心质点到两侧车道线的距离；
车辆横向加速度v1通过如下公式计算：
v1＝v*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
车辆横向加速度a1通过如下公式计算：
a1＝a*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
当前车辆中心质点到两侧车道线的距离D为通过如下公式计算：
其中，W表示车道两侧宽度，Wd表示车辆宽度，d表示车辆中心距离车道中心的距离。
步骤3：判断车道预偏离时间是否小于报警阈值，是则发出警报进行车道偏离预警，否则，不发出警报。
具体的，还包括以下控制逻辑，在车道预偏离时间小于报警阈值的情况下，若获取到转向灯信号或制动踏板信号，则不发出警报；否则，发出警报进行车道偏离预警。
见图2，本发明的一种车道偏离预警***，包括通讯连接的：
摄像头1，用于采集当前场景下车辆的前视图像；
CAN总线2，用于获取的车辆状态信息；
第一处理器3，用于接收获取的当前场景下车辆的前视图像，对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，结合接收的获取的车辆状态参数，计算车道预偏离时间并发发送给第二处理器；
第二处理器4，用于接收并解析车辆状态信息，得到当前的车辆状态参数并转发给第一处理器，同时接收来自第一处理器的车道预偏离时间，判断是否发出车道偏离预警；
报警器5，用于发出警报提醒车道偏离，在本实施例中，报警器为蜂鸣器，见图3，第二处理器4输出PWM波形控制蜂鸣器发出蜂鸣声进行车道偏离预警；
显示器6，用于显示获取的前视图像，并在前视图像上标注检测到的车道线，在本实施例中，显示器6通过黄色实线在前视图像中标注检测到的车道线，黄色实现相对于检测到的车道线按设定长度向前延伸。
在本实施例中，第一处理器3为SOC，第二处理器4为MCU，CAN总线2与第二处理器 4之间通过CAN通讯连接，第二处理器2与第一处理3之间通过UART通讯连接，第二处理器2与报警器5之间通过GPIO通讯连接，第一处理3与摄像头1之间通过YUV通讯连接，第一处理器3与显示器6之间通过LVDS通讯连接。
此外，在本实施例中，第一处理器、第二处理器、摄像头一体设置，安装在整车前挡风玻璃中间，其整体***结构简单，有效的减少了安装的难度，减少线束的使用，提高了***的可靠性。
在本实施例中，车辆运行过程中，CAN总线接收和发送整车状态信息报文，***启动后，第二处理器MCU接收来自CAN总线的车辆状态信号，包括车速信号、加速度信号、转向灯信号、偏航角信号、制动踏板信号，并对接收到的车辆状态信息解析后，转发给第一处理器SOC；
***启动后，摄像头开始拍摄图像并传输给第一处理器SOC，第一处理器SOC接收到传输的图像信息后，对原始图像做去畸变、去噪预处理排除干扰，对预处理后的图像做车道线识别处理、车道线拟合处理，计算车道预偏离时间，并把计算结果回转给第二处理器MCU，且根据回传的预偏离时间不大于1s时控制报警器发出蜂鸣声预警，第二处理器MCU 是通过脉冲宽度调制方式控制蜂鸣器发声，区别于整车其他部件的发声，易于识别，驾驶员听到预警声后及时控制车辆在当前车道正常驾驶，避免车辆交通事故发生，当车道预偏离时间大于1s后，第二处理器MCU控制报警器不再发出蜂鸣声，第二处理器MCU接收来自CAN总线的转向灯信号和制动踏板信号确定车道偏离预警，当转向灯信号或制动踏板有效时在车辆发生车道偏离时不进行预警，当转向灯信号且制动踏板无效时在车辆发生车道偏离时进行预警；
显示屏接收并显示经过第一处理器SOC处理后的图像，显示图像画面平滑无畸变，亮度均衡无色偏，检测到画面上的有车道线时用黄色实线标注，且黄色实线的起始位置从画面底部的车道线15cm开始，覆盖车道线向前延伸30m，直到原始图像上检测不到车道线时，黄色实线不再标注。
在本发明的实施例中，还提供了一种车道偏离预警装置，其包括：包括处理器、存储器以及程序；
程序存储在存储器中，处理器调用存储器存储的程序，以执行上述的车道偏离预警方法。
在上述车道偏离预警装置的实现中，存储器和处理器之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可以通过一条或者多条通信总线或信号线实现电性连接，如可以通过总线连接。存储器中存储有实现数据访问控制方法的计算机执行指令，包括至少一个可以软件或固件的形式存储于存储器中的软件功能模块，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。
在本发明的实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质被配置成存储程序，程序被配置成执行上述的车道偏离预警方法。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于计算机可读存储介质中。该程序在被处理器执行时，实现包括上述各方法实施例的步骤；而前述的计算机可读存储介质包括：ROM、 RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台大数据传输设备执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本发明的车道偏离预警方法、***、装置以及存储介质，整体稳定、可靠、鲁棒性高，可以简单快速的判断出车身偏离程度，并在车辆预偏离出当前车道前的一定时间内进行及时预警，计算车道预偏离时间时，采用改进的TLC模型，改进了车辆速度、加速度与车辆偏航角的结合求得，更大地提高了当前车道偏离时间的精度和准确度，来提醒驾驶员及时回归在当前车道正常驾驶，有效减少甚至可以有效避免交通事故的发生，从而有效提高行车的安全性，进而有效提高车辆的安全可靠性；通过加入对转向灯信号和制动踏板信号的考量，在车道预偏离时间小于报警阈值的情况下，若获取到转向灯信号或制动踏板信号，则不发出警报；否则，发出警报进行车道偏离预警，提高报警的准确性、可靠性；同时在传统的报警的基础上，还会在显示器上显示车辆的前视图像，并在图像中通过黄色实线标注检测到的车道线，供驾驶员观察车道状况，有效的表明了当前车道线的位置，有效的提高了驾驶员规范行驶，报警方式简单、有效，在保证不影响驾驶员行车安全的前提下，尽可能多维度的提示用户报警信息，从而进一步提高车辆的行驶安全性。

Claims (15)

1.一种车道偏离预警方法，其特征在于，包括：
步骤1：获取当前场景下车辆的前视图像，同时获取当前的车辆状态参数；
步骤2：对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，计算出车辆以当前车辆状态参数行驶的情况下的车道预偏离时间；
步骤3：判断车道预偏离时间是否小于报警阈值，是则发出警报进行车道偏离预警，否则，不发出警报。
2.根据权利要求1所述的一种车道偏离预警方法，其特征在于：在步骤1中获取的车辆状态参数包括车速、加速度、转向、偏航角、制动踏板信息。
3.根据权利要求2所述的一种车道偏离预警方法，其特征在于：在步骤2中，对获取当前场景下车辆的前视图像进行去畸变、去燥预处理，然后进行车道线识别、车道线拟合处理，得到车道线。
4.根据权利要求2所述的一种车道偏离预警方法，其特征在于：在步骤2中，车道预偏离时间通过如下公式计算：
其中，t为车道预偏离时间，v1为车辆横向加速度，a1为车辆横向加速度，D为当前车辆中心质点到两侧车道线的距离；
车辆横向加速度v1通过如下公式计算：
v1＝v*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
车辆横向加速度a1通过如下公式计算：
a1＝a*sinθ
其中，θ为车辆偏航角；
当前车辆中心质点到两侧车道线的距离D为通过如下公式计算：
其中，W表示车道两侧宽度，Wd表示车辆宽度，d表示车辆中心距离车道中心的距离。
5.根据权利要求2所述的一种车道偏离预警方法，其特征在于：在步骤2中，对获得的前视图像进行显示，并对检测到车道线进行标识。
6.根据权利要求2所述的一种车道偏离预警方法，其特征在于：在步骤3中，在车道预偏离时间小于报警阈值的情况下，若获取到转向灯信号或制动踏板信号，则不发出警报；否则，发出警报进行车道偏离预警。
7.一种车道偏离预警***，其特征在于，包括通讯连接的：
摄像头，用于采集当前场景下车辆的前视图像；
CAN总线，用于获取的车辆状态信息；
第一处理器，用于接收获取的当前场景下车辆的前视图像，对获取前视图像进行处理，检测出前视图像中车道线，结合接收的获取的车辆状态参数，计算车道预偏离时间并发发送给第二处理器；
第二处理器，用于接收并解析车辆状态信息，得到当前的车辆状态参数并转发给第一处理器，同时接收来自第一处理器的车道预偏离时间，判断是否发出车道偏离预警；
报警器，用于发出警报提醒车道偏离。
8.根据权利要求7所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：还包括显示器，用于显示获取的前视图像，并在前视图像上标注检测到的车道线。
9.根据权利要求8所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：所述显示器通过黄色实线在前视图像中标注检测到的车道线，黄色实现相对于检测到的车道线按设定长度向前延伸。
10.根据权利要求7所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：所述报警器为蜂鸣器，所述第二处理器输出PWM波形控制蜂鸣器发出蜂鸣声进行车道偏离预警。
11.根据权利要求7所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：所述CAN总线与所述第二处理器之间通过CAN通讯连接，所述第二处理器与所述第一处理器之间通过UART通讯连接，所述第二处理器与所述报警器之间通过GPIO通讯连接，所述第一处理器与摄像头之间通过YUV通讯连接，所述第一处理器与显示器之间通过LVDS通讯连接。
12.根据权利要求7所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：所述第一处理器为SOC，所述第二处理器为MCU。
13.根据权利要求7所述的一种车道偏离预警***，其特征在于：所述第一处理器、第二处理器、摄像头一体设置，安装在整车前挡风玻璃中间。
14.一种车道偏离预警装置，其特征在于，其包括：包括处理器、存储器以及程序；
所述程序存储在所述存储器中，所述处理器调用存储器存储的程序，以执行权利要求1所述的车道偏离预警方法。
15.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质被配置成存储程序，所述程序被配置成执行权利要求1所述的车道偏离预警方法。
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