[发明专利]一种基于多车道车距检测的安全预警方法及系统

权利要求书

1.一种基于多车道车距检测的安全预警方法，基于以固定角度所捕获目标车辆前方的多车道道路视频图像，实现对目标车辆的安全预警；其特征在于，所述安全预警方法包括实时执行如下步骤：

步骤1、获取目标车辆在当前时刻的车速v，结合能量守恒定律，获取目标车辆在当前时刻刹车时的制动距离S，并进入步骤2；

相邻车道之间的车道线由多个尺寸相同且中心线共线的矩形子车道线组成，各子车道线间隔设置；在步骤1中，获取目标车辆在当前时刻的车速v的方法包括如下步骤：

针对由当前时刻向历史时间方向的预设时长内的经过预处理的视频中的各幅多车道道路视频图像：选取位于各视频帧中的相同位置的区域为感兴趣区域，该感兴趣区域存在车道线；

对于穿过该感兴趣区域的同一车道线中的各子车道线：以各子车道线中沿车道线布设方向的其中一个侧边的两个端点为角点，根据角点检测法统计感兴趣区域中子车道线连续出现的次数frameCount(n)，根据公式：

获取目标车辆在当前时刻的车速V，其中h'为子车道线中包含两个所述角点的侧边的实际长度，FPS为连续视频帧的帧数；

步骤2、使用训练好的卷积神经网络模型，针对当前时刻的多车道道路视频图像进行车辆检测，并使用最小包围矩形框对该多车道道路视频图像中的各个车辆进行分别标记，且各包围矩形框上其中彼此相对两边呈水平姿态，进而获取该多车道道路视频图像中的所有标记车辆；

将各包围矩形框底边中点位置定义为各对应标记车辆在该多车道道路视频图像中的位置；将该多车道道路视频图像底边中点位置标记为目标车辆位置；进入步骤3；

步骤3、根据目标车辆在多车道道路视频图像中的位置、各标记车辆分别在多车道道路视频图像中的位置，然后使用透视变换法获取当前时刻多车道道路视频图像的鸟瞰图；进入步骤4；

步骤4、针对鸟瞰图所在的平面：以鸟瞰图中平行于图片底边的方向为水平方向，以垂直于图片底边的方向为竖直方向；

分别针对鸟瞰图中的各标记车辆，执行步骤4.1至步骤4.4：

步骤4.1、根据公式：

L＝k₁*L_pix

获取标记车辆与目标车辆之间的水平距离L；

其中，k₁为与实际水平长度和像素点个数相关的常数，L_pix为标记车辆位置沿水平方向在鸟瞰图的底边所在直线上的投影到目标车辆位置之间的像素点的个数；

步骤4.2、根据公式：

H＝k₂L_y-b

获取目标车辆与标记车辆之间的竖直距离H；

其中，k₂、b为实际竖直长度和像素点个数的对应函数中的两个常系数，L_y为标记车辆位置沿竖直方向在鸟瞰图底边所在直线上的投影到该标记车辆位置之间像素点的个数；

各车道线由多个尺寸相同且中心线共线的矩形子车道线组成，同一车道线中相邻两个的子车道线之间的间隔距离相等，上述步骤4.2中，选取鸟瞰图中的任一车道线为参考物，针对其中由n₁个连续的子车道线和n₂个间隔组成的的矩形车道线部分：获取矩形车道线部分中沿竖直方向的任一侧边所对应的像素点的个数L_m，并根据公式：

h＝n₁h₁+n₂h₂

计算该侧边对应的实际竖直长度h；其中，h₁为子车道线沿竖直方向的侧边的实际长度，h₂为同一车道线中相邻的两个子车道线之间沿竖直方向的间隔距离；

沿鸟瞰图中车道线布设方向依次获取同一车道线中的子车道线和相邻子车道线之间的间隔，获取矩形车道线部分所对应顺序数据组合的一组实际竖直长度，以及鸟瞰图中沿竖直方向上与各实际竖直长度相对应的各线段所对应的像素点的个数：(L₁,h₁)、(L₂,h₂)、(L₃,h₁+h₂)、(L₄,2h₁+h₂)…(L_m,n₁h₁+n₂h₂,)，其中，L₁、L₂、L₃、L₄…L_m分别为与实际竖直长度h₁、h₂、h₁+h₂、2h₁+h₂…n₁h₁+n₂h₂所对应的像素点的个数；

根据(L₁,h₁)、(L₂,h₂)、(L₃,h₁+h₂)、(L₄,2h₁+h₂)…(L_m,n₁h₁+n₂h₂,)，拟合竖直距离与像素点个数的对应关系式H＝k₂L_y-b；

步骤4.3、根据目标车辆位置与标记车辆位置之间的水平距离L和竖直距离H，获取目标车辆和标记车辆之间的实际距离

步骤4.4、比对制动距离S和实际距离D，若S≤D，对目标车辆进行告警；否则进入步骤1。