[发明专利]一种自动驾驶中基于双目摄像头的道路安全检测系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及视觉图像处理领域，尤其涉及一种自动驾驶中基于双目摄像头的道路安全检测系统及其方法。

背景技术

汽车在保持横向安全距离和变道、超车等过程中，需要对当前及两侧车道的车道线和车道权进行判定，稍有不慎则可能造成交通事故。智能驾驶中对车道权的竞争、占有和放弃等决策过程，其前提是需要对车道线和车道权进行检测。常用的检测方法有利用GPS和地图进行车道线检测、利用前视摄像机进行车道线检测、利用雷达或者声呐进行车道权检测等。

现有技术方案存在的问题和缺点：利用GPS和地图进行车道线检测，存在易受地形、天气干扰和精度欠精确的问题；利用车辆前视摄像机进行车道线检测，存在计算量大和对道路环境要求高等问题；基于雷达的车道权检测，存在设备成本过高的缺点；基于超声波的车道权检测，难以得到准确的距离信息；同时，基于雷达和声呐的车道权检测，也存在着难以实现车道线和车道权检测传感器资源共享的问题，并需要占用额外的车辆内部空间。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种自动驾驶中基于双目摄像头的道路安全检测系统及其方法。采用双目摄像头进行车道线检测和车道权检测，不但传感器成本相对低廉，而且实现了车道线检测与车道权检测等模块的传感器资源共享，同时将车道线检测与车道权检测相结合也有利于提高了检测精度和鲁棒性，并节省了车辆内部可利用空间。

本发明所采用的技术方案是：

一种自动驾驶中基于双目摄像头的道路安全检测系统，包括定位模块、图像采集模块、安全驾驶地图提供模块、图像处理模块、驾驶决策与车辆控制模块；

所述定位模块，用于初步确定车辆当前位置信息；

所述图像采集模块，用于采集车辆前后方与两侧车道的动态图像；

所述安全驾驶地图提供模块，用于提供高精度导航地图，并根据定位模块采集的车辆当前位置信息，提供车辆周边车道相关的先验知识；

所述图像处理模块，用于分析处理车辆前后方及两侧车道的动态图像，实现车道线与车道权的检测及其匹配；

所述驾驶决策与车辆控制模块，用于根据安全驾驶地图提供模块及图像处理模块的输出结果进行驾驶决策处理及车辆控制。

作为优选，所述定位模块包括BD/GPS模块、惯性导航模块；所述BD/GPS模块与惯性导航模块同时采集车辆位置信息并进行融合，以提供高精度位置信息。

作为优选，所述图像采集模块包括分别安装在车辆前后方及两侧的双目摄像头，分别用于采集车辆前后方及两侧的车道动态信息。

作为优选，所述图像处理模块包括车道线检测子模块、车道权检测子模块、车道线与车道权匹配子模块。

一种自动驾驶中基于双目摄像头的道路安全检测方法，包括以下步骤：

Step1：获取车辆前后方与两侧的同步视觉图像；

Step2：根据同步视觉图像进行车道线检测；

Step3：根据同步视觉图像进行车道权检测；

Step4：对车道线及车道权检测信息进行匹配，并输出最终检测结果。

其中Step2包括：

Step201：采用逆透视变换将车辆前后方与两侧的同步视觉图像转换成俯视图，以保证在实际环境中相互平行的车道线在图像中依然保持平行；

Step202：采用Hough变换对图像进行直线检测以获取其中的线段信息，根据车道线虚线的共线性质，对检测到的结果进行分组、连续并确定各分组的虚实线性质；

Step203：根据车道线平行和间距大致相等的约束关系，计算相邻直线间距出现次数最多的距离作为车道宽度，去除同邻近直线的距离与该宽度差异明显的直线分组，并确定各分组直线的相对位置关系；

Step204：对剩余各分组线段的长度信息进行二分聚类处理，以去除方向箭头等对实际车道线检测的影响，剩余直线作为车道线检测结果输出；

Step3包括：

Step301：对获取的两侧同步视觉图像进行逆畸变变换，以使双目图像中极线由曲线矫正为直线；

Step302：对两侧双目图像进行透视变换，以使双目图像中极线同方向；

Step303：对双目图像中各点分别进行点对匹配并生成视差图，并根据视差图计算图像中各点的景深信息并重建其三维环境坐标；

Step304：根据重建所得的三维环境坐标计算各点与车辆的相对位置，以确定相应车道的车道权占用情况；

Step4包括：