[发明专利]基于动态区域划分的双模型车道线识别方法

权利要求书

1.一种基于动态区域划分的双模型车道线识别方法，其特征是，它包括以下步骤：

步骤一、采集车辆前方环境原始图像I；

车辆行驶过程中，通过安装在车辆上前挡风玻璃下的图像传感器采集车辆前方行驶环境原始图像I，并设原始图像I左上角点为图像坐标系原点，水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向；

步骤二、对原始图像I进行预处理，具体步骤包括：

2.1对原始图像I进行灰度均衡化处理；

2.2采用二维空间中值滤波进行平滑处理；

2.3利用Canny算子进行边界提取运算，得到二值化边界图像I_edge，其中，二值化边界图像I_edge中边界像素值为1，非边界像素值为0；

2.4利用B₁模板对二值化边界图像I_edge进行腐蚀、膨胀处理，B₂模板对B₁模板处理后的结果再次进行腐蚀、膨胀处理，得到二值化边界图像I_e-i；所用模板B₁、B₂分别为：

B1=000111000,]]>B2=010010010]]>

2.5利用B₃模板对二值化边界图像I_e-i进行腐蚀、膨胀处理得到二值化边界图像I_left；利用B₄模板对二值化边界图像I_edge进行腐蚀、膨胀处理得到二值化边界图像I_right；所用模板B₃、B₄分别为：

B3=001010100,]]>B4=100010001]]>

2.6对二值化边界图像I_right和I_left进行叠加得到预处理完成的边界图像，即：I_f=I_right∪I_left；

步骤三、规划车道线识别区域，获得仅含车道线识别区域信息的边界图像I_p，具体步骤如下：

3.1设一条平行于x轴，其y坐标为v的消失线；

3.2创建车道线识别区域规划的模板图像I_filter；

利用图像传感器内外部参数进行投影变换，以车辆坐标系原点为基准，将横向-b～+b米，纵向+b～v米的闭合区域确定为图像中车道线识别区域，即创建车道线识别区域规划的模板图像I_filter，其中，模板图像I_filter图像尺寸和原始图像I一致，区域内像素值为1，区域外像素值为0；

3.3获得仅含车道线识别区域信息的边界图像I_p，具体求解方法：

I_p=I_filter·I_f

步骤四、对仅含车道线识别区域信息的边界图像I_p进行分区，具体步骤如下：

4.1对仅含车道线识别区域信息的边界图像I_p进行横向分区，分区的分界线采用步骤6.3确定的前帧道路图像各分区车道线中线检测结果l_ci，总体上分为左车道线候选边界图像和右车道线候选边界图像，对于初始帧分界线l_ci则为图像中心线；

4.2对车道线识别区域进行纵向总体分区；

将步骤3.2中车道线识别区域下边界到车辆前方距离M米处的图像区域为定义车道线检测有效区；将车辆前方距离M米处到车道线识别区域上边界的图像区域定义为车道线检测无效区；

4.3在4.2的基础上对左右车道检测有效区进行细化分区；

将左右车道线检测有效区由上而下按递增等比数列细分为N个带状区域；因此自下而上，从左到右得到2N个子区域：左1区至左N区、右1区至右N区；如果是第一帧图像则各子区域横向范围为从分界线到车道线检测有效区横向边界；如果不是第一帧图像，则横向范围继承前一帧图像调整后的横向范围；

步骤五、利用Hough变换分别依次对左1区到左N区，右1区到右N区进行直线簇的识别；如果某一子区域内检测结果为空，则利用上下相邻子区域的直线簇检测结果的延伸确定本子区域的直线簇位置；

步骤六、分析步骤五所得的各子区域内候选直线几何特征确定车道线内边线；

6.1对各子区域内检测到的直线簇进行逆透视变换，获得其在俯视图中位置；

6.2对同一横行中左子区域内变换后的直线簇和右子区域内变换后的直线簇进行距离和平行度分析，将满足设定距离和平行度的直线簇确定为子区域内的车道线候选直线；并根据车道线候选直线对下一帧使用的子区域的横向范围进行重新调整，作为下一帧规划；对每个子区域调整的方法为：

求出当前子区域车道线候选直线与所在子区域上下边界交点，找出所述车道线候选直线与所在子区域上边界最内侧交点和下边界最外侧交点，以靠近车道线中线检测结果l_ci为内侧，远离车道线中线检测结果l_ci为外侧，将车道线候选直线与所在子区域上边界最内侧交点的横坐标向内延伸，延伸宽度为车道线候选直线与所在子区域上边界的截断宽度，车道线候选直线与所在子区域下边界最外侧交点的横坐标向外延伸，延伸宽度为车道线候选直线与所在子区域下边界的截断宽度，确定出两个点的横坐标之间的横向范围即为调整后的结果；

6.3对每一横行的车道线候选直线进行横向位置分析，最终确定距离最近的两条直线为该横行中车道线左侧内边线l_li和车道线右侧内边线l_ri，i∈{1…N}，然后根据车道线左侧内边线l_li和车道线右侧内边线l_ri，求出各区的中线l_ci，作为下一帧横向分区的分界线；

步骤七、将各子区域划分为直线区和曲线区，具体包括：

7.1利用6.3得到的各横行的车道线左侧内边线l_li和车道线右侧内边线l_ri求交点，记为各横行车道线在图像中的消失点P_i，i∈{1…N}；

7.2对消失点进行横向分布分析，首先设定横向偏移门限值为T，然后根据相邻消失点横向偏移量和门限值T进行比较，找到偏移量大于门限值T的所有相邻消失点，以这些相邻消失点中编号最小的消失点所属子区域下边界为分界，其上至消失线为曲线区，以下为直线区；如果全部小于门限值T，则只有一个直线区；

步骤八、左右车道线重构；

在直线区，采用直线模型对各区车道线检测结果进行拟合；在曲线区，采用3次B样条曲线进行车道线重构。