專利名稱：一種基于雙ccd的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及純電動(dòng)汽車車輛領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙CCD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
近些年來(lái)，在世界范圍內(nèi)，汽車保有量迅速增加，公路交通事故頻頻發(fā)生，其中約有40%的汽車事故與車輛偏離正常車道行駛有關(guān)，其主要原因是駕駛員注意力不集中或者長(zhǎng)期疲勞駕駛，造成車輛的無(wú)意識(shí)偏離。因此，車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的運(yùn)用越來(lái)越重要，其中車道線檢測(cè)成為了偏離預(yù)警系統(tǒng)中的核心部分。目前國(guó)內(nèi)基于道路視頻圖像處理的車道偏離系統(tǒng)，大多僅使用一臺(tái)安置在車輛前端的CCD攝像機(jī)對(duì)路面信息進(jìn)行記錄。由于其拍攝的畫面區(qū)域較廣，導(dǎo)致圖像中非車道線區(qū)域較大，因此，在圖像處理過(guò)程中需要對(duì)車道線區(qū)域(關(guān)鍵區(qū)域)進(jìn)行單獨(dú)提取。這樣不僅有可能會(huì)因?yàn)殛P(guān)鍵區(qū)域提取錯(cuò)誤導(dǎo)致車道線識(shí)別出現(xiàn)偏差，而且使程序較為復(fù)雜，處理時(shí)間較長(zhǎng)，使得預(yù)警系統(tǒng)的時(shí)效性變差。因此，減少圖像非車道線區(qū)域的干擾，提高車道線識(shí)別速度以及預(yù)警系統(tǒng)的時(shí)效性，是未來(lái)車道線檢測(cè)與預(yù)警裝置研究的一個(gè)重要方面。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種識(shí)別速度快、預(yù)警時(shí)效性好的基于雙CCD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):一種基于雙CXD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置，其特征在于，在純電動(dòng)汽車的前端兩側(cè)車燈位置上各安裝有一個(gè)CCD攝像頭，CCD攝像頭通過(guò)數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有報(bào)警裝置。所述的報(bào)警裝置為安裝在駕駛員座椅下的震動(dòng)器。本實(shí)用新型的基于雙CCD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置，使用安裝在純電動(dòng)汽車車輛前端兩側(cè)車燈位置上的兩臺(tái)CCD攝像機(jī)，對(duì)路面車道信息進(jìn)行采集。通過(guò)調(diào)整兩側(cè)CCD攝像頭的安裝位置與角度，使各攝像頭分別拍攝鄰近車道線，將拍攝到的信息通過(guò)數(shù)據(jù)線輸送到單片機(jī)。單片機(jī)對(duì)拍攝的兩側(cè)視頻中提取出的單側(cè)車道線圖像經(jīng)過(guò)閾值灰度化、二值化、腐蝕膨脹處理、關(guān)鍵點(diǎn)提取、關(guān)鍵點(diǎn)曲線擬合處理后，將提取出的兩側(cè)車道線位置信息與當(dāng)前車輛位置信息進(jìn)行比對(duì)，并進(jìn)行偏離判定。當(dāng)判定車輛處于車道偏離狀態(tài)時(shí)，通過(guò)觸發(fā)報(bào)警裝置，提醒駕駛員。

圖1是本實(shí)用新型的基于雙CXD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的基于雙CXD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置工作流程圖；圖3是單片機(jī)對(duì)單側(cè)車道線圖像處理流程圖；[0011]圖4是單側(cè)車道線進(jìn)行區(qū)域劃分的效果示意圖；圖5是單側(cè)關(guān)鍵點(diǎn)提取的效果示意圖；圖6是距離直角三角形原理圖。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
參見圖1，本實(shí)施例給出一種基于雙CXD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置，包括在純電動(dòng)汽車前端兩側(cè)車燈位置上各安裝有一個(gè)CCD攝像頭，CCD攝像頭通過(guò)數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有報(bào)警裝置。本實(shí)施例中，報(bào)警裝置為安裝在駕駛員座椅下的震動(dòng)器。參見圖2，該裝置的工作過(guò)程如下:隨著純電動(dòng)汽車在路面上不斷行駛，單側(cè)CXD攝像頭將采集到的單側(cè)車道線圖像信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，單片機(jī)對(duì)單側(cè)車道的圖像信息進(jìn)行處理，并進(jìn)一步進(jìn)行距離判定，如果未超過(guò)距離閥值，則返回單片機(jī)繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)圖像的處理，如果超過(guò)距離閥值，則觸發(fā)駕駛員座椅下的震動(dòng)器，以提醒駕駛員車輛處于車道偏離狀態(tài)。單片機(jī)對(duì)單側(cè)車道信息圖像處理如圖3所示的圖像處理步驟:I)圖像的灰度化處理:為了減少采集到的圖像的復(fù)雜度，提高算法處理的速度，首先將采集到的單側(cè)彩色圖像進(jìn)行灰度處理。圖像中各個(gè)像素所具有的明暗程度由灰度值(gray level)所標(biāo)識(shí)。一般將白色的灰度值定義為255，黑色灰度值定義為0，而由黑到白之間的明暗度均勻地劃分為256個(gè)等級(jí)。在本實(shí)例中，選擇程序結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理速度較快的平均值灰度法對(duì)單側(cè)車道線圖像進(jìn)行灰度化處理。2)特征區(qū)域選取:在處理好的單側(cè)灰度圖像中，存在較大塊的非車道區(qū)域(天空、路旁樹木等)。非車道區(qū)域不僅圖像復(fù)雜，而且會(huì)很大程度上影響圖像處理速度。為了解決非車道區(qū)域的影響，需要對(duì)圖像進(jìn)行分割。在本實(shí)例中，根據(jù)如圖4所示分割方法，將圖像分為左右兩個(gè)部分。以右側(cè)車道標(biāo)識(shí)線圖像為例，右上方部分為大部分非車道區(qū)域，并將其灰度值賦為0(黑色)；左下方部分為當(dāng)前車道右側(cè)標(biāo)識(shí)線區(qū)域，為標(biāo)識(shí)線特征區(qū)域。3)圖像二值化:二值化又稱灰度分劃，凡是需要做路線辨認(rèn)的圖像，都可利用此方式。二值化不僅可以增強(qiáng)道路邊界效果，而且二值化后對(duì)于減少圖像信息量和增強(qiáng)算法的實(shí)時(shí)性有促進(jìn)作用。二值化的基本過(guò)程如下:先對(duì)原始圖像做中低通濾波，進(jìn)行圖像預(yù)處理，降低噪聲，再采用算法確定最佳閥值，凡是像素灰度值大于此閥值的設(shè)成255，小于此閥值的設(shè)成O。這樣處理后的圖像就只有黑白兩色，從而將灰度范圍劃分成目標(biāo)和背景兩類，實(shí)現(xiàn)了圖像二值化。上面提到的圖像像素的閥值選取方法一般分為:全局閥值算法和局部閥值算法兩類。全局閥值算法是根據(jù)整幅圖像選取一個(gè)固定的閥值將圖像二值化。全局閥值算法比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適用于圖像的灰度直方圖有明顯的雙峰，這時(shí)可選擇灰度直方圖的谷底對(duì)應(yīng)的灰度值為最佳閥值。局部閥值算法是將圖像劃分為若干子圖像，結(jié)合當(dāng)前考察的像素點(diǎn)和其鄰域像素點(diǎn)的灰度值，確定考察點(diǎn)的閥值。根據(jù)單側(cè)圖像車道信息的單一性以及關(guān)鍵點(diǎn)的提取方法，在本實(shí)施例中選用簡(jiǎn)單、快速的全局閾值法中的Otsu法，即最大類間方差法進(jìn)行二值化。此算法是基于整幅圖的統(tǒng)計(jì)特性，實(shí)現(xiàn)閥值的自動(dòng)選取。其算法的基本思想是用某一假定的灰度值將圖像的灰度分成兩類，當(dāng)兩組的類間方差最大時(shí)，此灰度值就是圖像二值化的最佳閥值。4)膨脹腐蝕處理:膨脹是指某像素的鄰域內(nèi)，只要有一個(gè)像素是白像素則該像素就由黑變?yōu)榘?，其他保持不變。腐蝕是指某像素的鄰域內(nèi)，只要有一個(gè)像素是黑像素則該像素就由白變?yōu)楹?，其他保持不變。圖像在經(jīng)過(guò)濾波和邊緣檢測(cè)后還存在著一些噪聲，為了進(jìn)一步減少單側(cè)車道標(biāo)志線受這些噪聲的干擾，采用先膨脹后腐蝕的方法來(lái)消除剩余噪聲。利用膨脹算法可以使某個(gè)像素鄰域只要存在一個(gè)白色像素，那么該像素就會(huì)從黑色變?yōu)榘咨溆嗟谋３植蛔?；與此相反，腐蝕算法使某個(gè)像素鄰域只要存在一個(gè)黑色像素，那么該像素就會(huì)從白色變?yōu)楹谏?，而其余的保持不變。利用上述原理，通過(guò)膨脹腐蝕過(guò)程能很好的消除遺留噪聲。5)關(guān)鍵點(diǎn)提取:經(jīng)過(guò)上述4步處理后，單側(cè)車道標(biāo)識(shí)線圖像中車道線的二值圖像清晰可見。接下來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行如下處理(以右側(cè)車道標(biāo)識(shí)線為例):I)將圖像中的特征區(qū)域矩陣化；2)對(duì)特征區(qū)域，從左向右按照每一列逐行的順序進(jìn)行查找，查找到第一個(gè)白色像素點(diǎn)(關(guān)鍵點(diǎn))則將其所處行的其他像素點(diǎn)的灰度值都設(shè)為0(黑色)，計(jì)數(shù)器加I。然后以關(guān)鍵點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)繼續(xù)向右查找，按照每10個(gè)像素列逐行掃描的方法，繼續(xù)查找白色像素點(diǎn)，并對(duì)像素點(diǎn)灰度值做同樣的處理。當(dāng)計(jì)數(shù)器數(shù)值達(dá)到20個(gè)則停止掃描。最后在右側(cè)圖像中得到一系列能描述區(qū)域中車道右側(cè)標(biāo)識(shí)線的白色像素點(diǎn)及其位置。步驟5效果示意圖如圖5所示。6、關(guān)鍵點(diǎn)曲線擬合:讀取步驟5中關(guān)鍵點(diǎn)的位置信息，運(yùn)用多項(xiàng)式擬合(P0LYFIT)方法對(duì)左右兩側(cè)圖像中的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，并選取擬合效果較好的曲線。本實(shí)例中，選取P0LYFIT擬合2次曲線。檢測(cè)出車道標(biāo)志線后，可根據(jù)直角三角形原理確定車輛和標(biāo)志線之間的距離，根據(jù)距離判定結(jié)果決定是否開啟座椅震動(dòng)裝置。如圖6所示,車身到車道標(biāo)線的距離、車道標(biāo)志線側(cè)圍輪廓與車道標(biāo)線三者構(gòu)成一個(gè)直角三角形，如果純電動(dòng)汽車正常行駛，則該區(qū)域一直保持這樣的形狀。在進(jìn)行純電動(dòng)汽車控制時(shí)，純電動(dòng)汽車應(yīng)當(dāng)離標(biāo)線有一個(gè)安全距離，而此直角三角形底邊正是該安全距離，可以通過(guò)確定該安全距離閥值來(lái)定義。一旦車身到車道標(biāo)線的距離小于該閥值，開啟座椅下的震動(dòng)裝置。
權(quán)利要求1.一種基于雙CCD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置，其特征在于，包括安裝在純電動(dòng)汽車前端兩側(cè)車燈位置上的CCD攝像頭，CCD攝像頭通過(guò)數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有報(bào)警裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于雙CXD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)識(shí)線檢測(cè)裝置，其特征在于，所述報(bào)警裝置選擇震動(dòng)器，該震動(dòng)器安裝在駕駛員的座椅下。
專利摘要本實(shí)用公開了一種基于雙CCD的純電動(dòng)汽車車道標(biāo)志線檢測(cè)裝置，包括安裝在純電動(dòng)汽車前端兩側(cè)車燈位置上的CCD攝像頭，CCD攝像頭通過(guò)數(shù)據(jù)線連接單片機(jī)，單片機(jī)上還連接有報(bào)警裝置。通過(guò)調(diào)整兩側(cè)CCD攝像頭的安裝位置與角度，使各攝像頭分別拍攝鄰近車道線，將拍攝到的信息通過(guò)數(shù)據(jù)線輸送到單片機(jī)。當(dāng)判定車輛處于車道偏離狀態(tài)時(shí)，通過(guò)觸發(fā)報(bào)警裝置，提醒駕駛員。
文檔編號(hào)B60R11/04GK203020184SQ20122051829
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者梅迎, 喬潔, 白苡琨 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)