[发明专利]用于夜间探测道路的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及基于红外摄像机生成的信号探测夜间或者较差视觉条件下的道路的夜视系统。本发明还涉及通过从红外摄像机获得的图像探测夜间或者较差视觉条件下的道路的方法。本发明还涉及存储数据处理器的指令的数据载体，在被装载到计算机系统内之后，所述数据处理器执行探测夜间或较差视觉条件下的道路的方法。

背景技术

几乎70％的事故涉及夜间的行人。这样的事故的主要原因之一在于夜间能见度的降低。此外，有些人还会因为特殊的视力问题而造成夜间视敏度的下降，从而受到阻碍。因此，汽车公司非常关心为司机提供能够在夜间对道路进行自动障碍物/物体探测或计算机增强成像的车载系统。这需要有效的道路探测系统。

由于夜间道路照明不充分或者没有照明，因此，感测物体温度的红外(IR)摄像机有可能替代或补充基于视觉的系统。夜视系统的主要应用在于对道路上的物体的鲁棒探测，从而警告司机或者增强司机可以获得的观察。

前面已经联系行人探测描述了采用单个红外摄像机的夜间道路探测。最近，国际PCT专利申请No.WO2004/029659公开了一种有助于识别可能的行人的道路探测算法。该专利申请描述了一种基于某种特征的道路探测算法，该特征是说，在将图像区的温度值变换为灰度级代码之后，道路将呈现为具有恒定强度的光滑表面。在这样的假设下，诸如Sobel边缘探测算法的边缘探测技术能够识别出道路图案。但是，前述技术存在几种缺点。将会把道路标记识别为将道路划分为几个表面的边缘。道路可能在其表面上呈现纹理图案而不是恒定强度，其降低了边缘探测技术的有效性。天空也将呈现为光滑表面，并且可能具有与道路相同的边缘和纹理特性。此外，没有说明将道路与天空区分开的明确方法。

因而，用于夜间或较差视觉条件下的改进的或者更为鲁棒的道路探测方法将是有利的，具体而言，用于探测夜间或较差视觉条件下的道路的视觉系统将是有利的。

本发明基于这样的观察，即，道路在夜间具有低温；因而，与在红外摄像机图像帧内观察到的其余景物相比，其在该图像帧内将导致低强度像素值。本发明还基于这样的观察，车辆司机遇到不良视觉条件的绝大多数情况发生在冬季的月份，这时，平均温度低，并且红外摄像机也能够在白天提供有用的信息。本发明还基于这样的事实，即，如果道路和天空在从红外摄像机获得的图像中呈现为单个表面，那么它们通常在与地平面一致的线处相连。

本发明的目的在于提供克服现有技术的问题的探测夜间道路的方法和系统。本发明的另一目的在于提供鲁棒并且经济有效的探测夜间道路的方法和系统。

发明内容

本发明的目的是通过一种用于探测夜间或不良视觉条件下的道路的方法实现的，所述方法以图像帧为基础，并通过计算机执行，将所述图像帧划分为像素，每一像素具有被赋予的强度值，该强度值对应于所述图像帧代表的环境的点的温度，所述方法包括的步骤有：

通过在所述图像帧内探测作为显示道路的候选的像素计算掩码；

从所述候选道路像素中选择候选道路像素的初始群作为对所述道路的估算，其具有与所述图像帧的下部一致的或者处于其附近的下边界；

确定初始地平线估算，作为以候选道路像素的不同强度为特征的水平区域之间的第一条水平取向边界；

通过校正所选择的具有上边界的候选道路像素的初始群界定最终的道路群，所述校正是以所述上边界相对于所述初始估算地平线和地平线位置的预定上限的位置为基础的。

所述的候选道路像素的探测可以以由所述图像帧的像素强度值计算第一阈值为基础，其中，通过将每一像素强度值与所述第一阈值比较探测所述候选道路像素。

就本发明的一个方面而言，可以将所述第一阈值作为所述图像帧中的像素值的平均值计算。由此令人吃惊地获得了有用的第一阈值。由此通过提供降低的计算机处理需求简化了所述阈值的计算。但是，就本发明的另一方面而言，可以采用所述图像帧中的像素强度值的标准偏差对所述第一阈值加权。

可以由所述掩码的候选道路像素的垂直投影和所述投影的导数计算所述初始地平线估算。由此获得了确定地平线的有效计算方法。

所述初始地平线估算基于

第二地平线估算，其被确定为导数的绝对值大于预定常数的掩码R的最上面的一行；或者

所述第二地平线估算和第一地平线估算的平均值，其中，将所述第一地平线估算确定为垂直投影大于所述掩码的预定行的垂直投影和所述预定常数之和的掩码的最上面一行。