[发明专利]一种基于FPGA的车道线实时检测方法

权利要求书

1.一种基于FPGA的车道线实时检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：图像输入步骤：使用车载相机采集车道图像数；

S2：图像预处理步骤：多种色彩空间中分别设置左右车道线阈值范围，将车道线从原图中分割出来得到三色分割图，并以二值化的形式保存，通过将多种二值化图像进行对应像素点叠加，将三种色彩空间分割结果融合得到分割结果融合图；

S3：逆透视变换步骤：通过图像消失点确定逆透视变换的感兴趣区域得到8个坐标位置，代入8个坐标值并利用高斯消元法，得到逆透视变换矩阵；其中，使用所述逆透视变换矩阵，将步骤S2中所述的分割结果融合图进行逆透视变换，得到鸟瞰图；

S4：车道线拟合步骤：通过使用滑动窗口和遍历鸟瞰图，实现对车道线的拟合；

S5：提取车道信息步骤：利用车道线的拟合曲线求解车道曲率半径，车道弯曲方向，再根据获得的车道线位置，获取到当前图像的中心位置以及像素点对应的实际距离，并求解出车辆偏离车道中心的方向和距离；

S6：透视变换步骤：通过对S2中得到的逆透视变换矩阵进行求逆运算，遍历鸟瞰图中所有像素的位置，最后从存储区中读出透视变换图像；

所述步骤S2包括以下子步骤：

S21：分别找出在RGB、HSL、HSV三种色彩空间中，黄色、白色车道线上的像素点数值所在的阈值范围；

S22：根据三种阈值范围，遍历输入图像并获取图像中的每一个像素点的值，将车道线从原图中分割出来，并以二值化的形式保存，得到三张车道线的分割结果图；

S23：将三种分割结果对应像素点位置的值进行叠加，如果某一位置的值大于等于1则输出1，否则输出0。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的车道线实时检测方法，其特征在于，所述步骤

S3包括如下子步骤：

S31：通过图像消失点以及车道线实际情况，确定需要进行变换的车道感兴趣区域，并获取到该区域的四个顶点坐标，以及变换之后对应四个点的坐标；

S32：利用高斯消元法求解出逆透视变换矩阵，得出坐标变换矩阵；

S33：开辟新的存储区，代入分割后的图像，在新存储区中写入像素值，获得鸟瞰图。

3.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的车道线实时检测方法，其特征在于，所述步骤

S4包括如下子步骤：

S41：遍历鸟瞰图并统计图中每一列非零像素点的数目，遍历结束后找出非零像素点最多的两列，作为左右车道线的初始位置，同时根据初始位置计算左右车道线间距；

S42：以初始位置为中心，左右各50像素，绘制两个宽100像素高32像素的矩形框，记为第一组矩形框；

S43：统计第一组矩形框中非零像素点分布，分别找出非零像素点最多的位置作为下一组矩形框的中心位置；

S44：重复步骤S32、S33，直至整张鸟瞰图遍历完成；

S45：通过最小二乘法推导出求解拟合方程系数的线性方程组，将步骤S33中每一个矩形框的中心位置坐标为采样点代入方程组，并利用高斯消元法求解出方程系数，代入分割后的图像坐标，找出满足拟合曲线的像素点的坐标。

4.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的车道线实时检测方法，其特征在于，所述步骤

S5包括如下子步骤：

S51：根据拟合曲线表达式，以及曲率半径计算公式，求解车道曲率半径，计算公式如下：

其中，ρ表示曲率半径，k表示曲率，a₂表示车道线二次拟合方程的系数，a₁表示一次项系数；

S52：通过计算图像中心与车道中心的相对位置，计算出车辆是否偏离车道中心，以及偏离车道的方向和距离；

S53：根据曲线拟合方程的系数判断前方道路的弯曲方向。