[发明专利]一种基于单目视觉的驾驶员换道过程量化方法

摘要

本发明公开了一种基于单目视觉的驾驶员换道过程量化方法，包括以下几个步骤：步骤一：安装摄像头，获取车辆完整换道过程视频信息；步骤二：进行车道线检测，确定车道线数目及车道线端点坐标；步骤三：获取换道特征角；步骤四：对换道特征角与时间变量进行双曲正切函数拟合；与现有对换道过程的研究角度不同，本发明用车载摄像头获取的图像信息表示驾驶员视野中呈现的道路环境信息，以驾驶员换道时正前方视野的角度为切入点，提出量化方法。本发明提出了能够对驾驶员换道过程进行有效量化及阶段划分的换道特征角参量，并建立了该特征角与时间变量的双曲正切函数模型，使得任一换道过程都可以用与之对应的双曲正切函数从数值角度对其进行表述。

主权项

1.一种基于单目视觉的驾驶员换道过程量化方法，包括以下几个步骤：步骤一：安装摄像头，获取车辆完整换道过程视频信息；在车辆前方正中位置安装摄像头，通过摄像头获取车辆完整换道过程中前方道路环境的视频；步骤二：进行车道线检测，确定车道线数目及车道线端点坐标；针对步骤一中得到的视频，使用城市复杂道路环境下车道线检测算法，提取出整个换道过程的车道线信息，输出感兴趣区域中各时刻检测出的车道线数目及获取的车道线的端点坐标数值；具体包括以下步骤：(1)图像预处理针对步骤一获取视频对应的视频图像，选取感兴趣区域，感兴趣区域选取原则为：当车辆处于车道保持行驶状态时，感兴趣区域内部显示且只显示出当前行驶车道的两条车道线；获取感兴趣区域的灰度图像，使用高斯滤波法对灰度图像进行平滑处理，去噪处理，对去噪后的灰度图像使用Sobel算子进行边缘检测，得到图像的边缘轮廓图，采用大津算法求取阈值，并利用求取的阈值结果对图像进行二值化处理，得到二值化图像；(2)线段点扫描，删除冗余点，保留线段候选点对(1)中得到的二值化图像进行线段点扫描处理，线段点扫描采用每行从左至右、从下到上逐行扫描的形式，对已扫描过的像素点进行标记，不再对其进行二次扫描判断，遍历整个二值化图像的各像素点，将线段候选点集中点存储数量大于等于20的各相应点像素值保留，其余像素值置0；(3)车道线检测、拟合第一、检测车道线，首先使用概率霍夫变换方法在扫描后的图像中筛选出符合设定条件的线段，将其作为候选车道线线段；第二、对各候选车道线的交点进行聚类，由聚类交点向图像底边X轴引垂线，通过判断各候选车道线和垂线与底边X轴交点的位置关系确定真实车道线，并对车道线进行拟合，具体的：用感兴趣区域的轴对称线将其自身划分为左、右两部分，候选车道线线段中心点位于轴对称线线上或者左侧的被归为左侧候选车道线，其余被归为右侧候选车道线；首先，对左右两侧的候选车道线线段进行同向性的判别与筛选，剔除掉两侧少数与其他大多数线段斜率值符号相异的线段；之后，若两侧线段数均不为0，则将左侧所有候选车道线线段与右侧所有候选车道线线段分别延长相交，对交点使用K‑均值聚类算法进行处理，求出当前簇的质心O的坐标值；否则，只对单侧候选车道线线段进行延长及交点聚类处理，同样求出该簇质心O的坐标值；最后，过该质心点向感兴趣区域的底边引垂线，设垂线与感兴趣区域底边交于一点O′，对于两侧候选车道线线段数均不为0的情况，分别判断感兴趣区域左右两侧与O′距离最近且线段所在直线与垂线的交点和质心O的相差距离不大于20的候选车道线，即为检测出的两条真实车道线；否则只对单侧候选车道线数不为0的一侧进行判断，与O′距离最近且线段所在直线与垂线的交点和质心O的相差距离不大于20的候选车道线即为一条真实车道线；对确定的真实车道线线段进行拟合、延长，使其与感兴趣区域边框相交，并将其交点的坐标值输出，用于表征与之相应的车道线；步骤三：获取换道特征角；依据建立的车道线几何模型及换道特征角计算公式，使用步骤二中得到的车道线端点的坐标数值计算出换道过程各阶段对应时刻的换道特征角；步骤四：对换道特征角与时间变量进行双曲正切函数拟合；将步骤三中求得的换道特征角与其对应的时间变量代入双曲正切函数进行拟合，得到系数确定的用来对该次换道过程进行数值描述的双曲正切函数，完成量化。