[发明专利]一种基于Bézier曲线的车道线重构装置

说明书

技术领域

本发明属于智能车辆安全辅助驾驶领域，涉及一种能够快速准确地重构出车道线的装置。

背景技术

纵观汽车发展的历史，对安全性问题的研究始终是重中之重。尤其是近年来，如何提高交通安全已经成为急需解决的社会性问题。汽车安全研究热点已经从以碰撞安全为核心的被动安全发展到以预防碰撞为核心的主动安全，很多国家和国际汽车电子公司早已启动了多项研究计划来寻找提高安全性、减少事故的新技术。于是，智能车辆(Intelligent Vehicle)的概念应运而生，成为了智能交通系统(Intelligent Transportation System)的关键技术之一。而车辆安全辅助驾驶作为智能车辆研究领域的一个重要分支在近一二十年也得到迅速的发展。

计算机视觉作为车辆安全辅助驾驶系统获得行驶环境信息最有效的感知方式在近些年得到了广泛研究。它是将单个或多个摄像头安装在车体上，通过图像采集装置获得车辆周围环境图像，然后经过智能图像处理装置为后续决策装置提供所需信息。其中，车道线识别对于安全辅助驾驶至关重要，是车道保持、车道偏离预警及自主导航等技术的基础之一，而车道线的重构不仅是在图像中识别出车道线位置，还用具体数学模型准确拟合出车道线，以便为后续决策装置提供道路曲率等重要参数支持。

车辆的行驶环境一般比较复杂，为应对光照变化、道路阴影、车道线间断以及障碍物等噪声干扰，车道线识别应具有较强适应性，而现有的基于边缘提取的车道标识线识别装置，由于对图像进行了全局二值化处理造成道路位置信息丢失，从而使其对于一些复杂环境的识别难以适应，而且普遍需要对图像进行预处理，降低了实时性；而单纯利用提取局部高像素值点的车道标识线识别装置在光线变化及路面存在其他标志时准确性较低。从道路的弯曲程度看，在结构化道路中，车辆可能行驶于直道，小弯道或者大弯道，现有的基于局部直线提取、Hough变换以及模板匹配等识别装置无法满足弯道识别的需求；已提出的分段直线拟合及抛物线模型拟合一定程度上实现了弯道的重构，但对于大弯道准确性不高；已有的基于高次曲线或者多曲线模型结合的拟合方法虽然准确性较强，可计算量大，难以满足实时性要求。

发明内容

本发明主要针对车道线重构中对复杂环境适应性和弯道拟合准确性及实时性问题，提出了一种基于Bézier曲线的车道线重构装置。

一种基于Bézier曲线的车道线重构装置，包括如下模块：起始点搜索模块、正向搜索模块、间断搜索模块、变向搜索模块、自适应二值化模块、车道分类模块、Bézier曲线拟合模块。

起始点搜索模块接收由图像采集模块输出的车辆前方道路环境图像，在图像的感兴趣区内，利用灰度特征和梯度特征1，搜索左车道线和右车道线的起始点所在块，将搜索到的起始点所在块输出至自适应二值化模块，将搜到的起始点所在块的搜索点输出给正向搜索模块。正向搜索模块在图像感兴趣区中，根据起始点所在块的搜索点，利用灰度特征和梯度特征1，从下至上逐个搜索出车道线外侧边缘线所在块，并将每次搜索到的块输出给自适应二值化模块，当车道线发生转弯时将搜索到的块的搜索点输入变向搜索模块，当车道线发生了间断时将搜索到的块的搜索点输入间断搜索模块。变向搜索模块利用利用灰度特征和梯度特征2搜索发生转弯后的车道线外侧边缘线所在块，并输出标记为转弯的块给自适应二值化模块。间断搜索模块利用灰度特征和梯度特征1，搜索出发生间断后的车道线起始点所在块，并输出给自适应二值化模块，将起始点所在块的搜索点输入正向搜索模块继续进行车道线搜索。自适应二值化模块是对搜索到的块进行自适应二值化处理，得到块中车道线外侧边缘线上的点P_i（i=0,2,3,…,m-1），m代表块总数，对于标记为转弯的块，得到对应的变向点P_s，将所有车道线外侧边缘线上的点输出给车道分类模块。车道分类模块将车道进行分类，当变向点P_s不存在或者s>m-3且s>2×(m-1)/3时，车道为直道或者小弯道，其它情况下车道为大弯道。Bézier曲线拟合模块针对直道或者小弯道，使用一条二次Bézier曲线构造车道线，针对大弯道，使用两条二次Bézier曲线构造车道线，重构结果可以通过可视化模块显示给用户。