[发明专利]一种车道偏离报警系统

权利要求书

1.一种车道偏离报警系统，包括系统主机，所述系统主机用于信息处理存储和命令发送及执行；其特征在于，包括道路图像获取模块、道路图像处理模块和偏离报警模块；所述道路图像获取模块包括红外摄像头和CCD摄像头，用以获取实时的路况图像；所述道路图像处理模块对获取到的道路图像进行车道线的检测，所述偏离报警模块结合汽车偏离车道的时间和汽车偏移角，利用所检测车道线的曲率信息，进行汽车偏离报警。

2.根据权利要求1所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述道路图像处理模块包括预处理、边缘提取、滑动窗口分组和车道线拟合。

3.根据权利要求2所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述预处理主要的处理有将彩色的道路图像灰度化和，计算公式如下：

Grey＝R*0.299+G*0.587+B*0.114

其中的R、G、B分别为红色、绿色、蓝色通道；

对于图像的下采样，算法采用的双线性插值的方法，点(x,y)用双线性插值进行放缩后的浮点坐标为(x1+u,y1+v)，其中x1,y1是其浮点坐标的整数部分，u,v为浮点坐标的小数部分；则计算公式如下：

4.根据权利要求2所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述边缘提取采用高斯平滑滤波器，二维形式如下：

其中，x,y是距离频率矩形中心的距离，σ是关于中心的扩展度度量；

利用sobel算子进行道路图像的边缘提取工作，sobel算子包含了两组矩阵模版，用于横向和纵向的卷积运算，横向和纵向的卷积模版如下：

以下两个公式分别计算每个像素的梯度大小和梯度方向：

5.根据权利要求2所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述滑动窗口分组对于边缘提取所得到的像素点，利用图像的hog特征大致定位各条车道线的位置；再设置一个一定大小的矩形区域，用两个起始点均值坐标作为矩形区域的下边中点，存储矩形区域内的像素点坐标，对存储的像素点横坐标取均值，计算出点坐标，作为下一窗口的矩形下边中点坐标，按照上述步骤持续搜索下去，直到将所有的车道线像素点分组完毕。

6.根据权利要求2所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述车道线拟合采用神经网络进行非线性回归的方法取拟合道路车道线，设置6节点的网络隐藏层，采用tanh激活函数进行非线形变化，首先进行线性的变换，公式如下：

z＝θ₀+θ₁x₁+θ₂x₂+…+θ₆x₆

其中θ₀-θ₆为权重，并对结果采用tanh函数进行非线性的变换，公式如下：

损失函数采用均方误差MSE，公式如下：

其中F(z_t)为实际值，Pred_t为预测值；

采用随机梯度下降法SGD进行最优化求解，其数学公式如下：

其中为α学习率，θ_i最终收敛到最大值。

7.根据权利要求2所述的车道偏离报警系统，其特征在于，所述偏离报警模块根据车道线的检测结果，计算出汽车前方车道的曲率，由于车道线两边的相互平行特性，只需对其中一边进行计算，车道曲率K_l计算公式如下：

其中y是拟合车道线函数，计算出汽车在t时间内的行驶轨迹曲率K_c；K_p为误差值，只要车道曲率和汽车行驶轨迹曲率差值不超过误差值，则视当前汽车行驶处安全状态，若驾驶员未打开转向灯，且

|K_c-K_l|＞K_p

则进一步计算汽车从当前的位置到汽车驶离当前车道的时间T,将T与设置的安全阈值时间T1比较；TT1,则汽车当前为安全状态，TT1,则汽车将发生车道偏离，系统主机控制Led报警器和声音报警器向驾驶员发出报警信号。

8.根据权利要求7所述的车道偏离报警系统，其特征在于，时间T由下面的公式计算得到：

其中，L_x为当前汽车位置到汽车偏离方向车道线的横向距离，V为汽车当前的行驶速度，θ为当前汽车偏离中心纵轴线的角度；

L_x的计算公式如下：

其中L₀当前汽车中心位置到汽车偏离方向车道线的横向距离，W_l为车道的宽度，W_c为汽车的宽度。