專利名稱：基于相機的車道標(biāo)志檢測的制作方法
基于相機的車道標(biāo)志檢測技術(shù)領(lǐng)域00011本發(fā)明總的涉及使用圖像捕獲裝置的道路的車道標(biāo)志檢測。
背景技術(shù)：
0002基于相機的車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)用于檢測道路或車道的道路 片斷。大多數(shù)系統(tǒng)在高速情形下都工作地相當(dāng)好，但無法解決慢車情形 下的復(fù)雜環(huán)境。這種基于相機的系統(tǒng)容易不能正確地將道路目標(biāo)(例如 路邊和車道標(biāo)志)與樹木、建筑物的影子和其它環(huán)境條件區(qū)分開。另外， 基于相機的系統(tǒng)通常受到某些情形的挑戰(zhàn)，例如道路中的急彎或天氣/ 低的太陽角。由于與直線相比，道路中的轉(zhuǎn)彎更加難以檢測，所以這種 系統(tǒng)具有為精確地檢測車道標(biāo)志而運行處理時間更'隄的缺點。發(fā)明內(nèi)容0003本發(fā)明的優(yōu)點提供了一種低成本和可靠的使用圖像捕獲裝 置在道路中車道標(biāo)志的檢測。本發(fā)明使用低成本的圖像捕獲裝置，如相 機，用于沿著彎道或直路可靠4t測車道標(biāo)志。除了漆涂得差的車道標(biāo)志 之外，急彎的車道標(biāo)志被從擾亂的因素(例如建筑物或樹木的各種陰影) 區(qū)分開。0004實施例提出了一種使用圖像裝置檢測車輛道路中車道標(biāo)志 的方法。使用所述圖像裝置捕獲道路輸入圖像數(shù)據(jù)。向所述道路輸入圖 像數(shù)據(jù)應(yīng)用亮度標(biāo)準(zhǔn)化。所述方法檢測所述輸入圖中幾個主要方向中 的車道標(biāo)志。在每個主要方向中，將所述標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)與定向邊緣 檢測濾波器作巻積，以產(chǎn)生基于定向邊緣的濾波器響應(yīng)。將所述標(biāo)準(zhǔn)化 的輸入數(shù)據(jù)與定向線檢測濾波器作巻積，以產(chǎn)生基于定向線的濾波器響 應(yīng)。響應(yīng)于每個主要方向的相鄰角度中的所述邊緣基(基于邊緣的)濾 波器響應(yīng)和所述線基(基于線的)濾波器響應(yīng)來選擇候選車道標(biāo)志。向 所述候選車道標(biāo)志應(yīng)用變換技術(shù)，以識別各主要方向的相鄰角度中的車 道標(biāo)志。
圖3為捕獲的圖像的顯示；
圖5b為定向線濾波處理的圖線顯示；0012圖6a為定向邊緣濾波處理的圖像顯示；
圖7b為組合的定向邊緣和線的濾波處理的圖像顯示；


圖12為根據(jù)第二實施例的虛假警報緩解分析的方法的流程圖。
具體實施方式
車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)10還包括用于接收和處理由圖像捕獲裝 置12捕獲的圖像數(shù)據(jù)的處理器16。還可設(shè)置存儲裝置18，以存儲和找 回捕獲的數(shù)據(jù)。
圖2示出了用于從捕獲的圖像數(shù)據(jù)檢測車道標(biāo)志的框圖。車 道標(biāo)志檢測系統(tǒng)IO使用基于相機的感測技術(shù)。車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)10采 用并行處理方法，包括(l)亮度標(biāo)準(zhǔn)化步驟；(2)線檢測步驟；(3) 霍夫變換步驟和(4)虛假警報緩解步驟。
圖5a和5b分別示出了向捕獲圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用各自的定向線檢 測濾波器以產(chǎn)生線基濾波器響應(yīng)的圖像顯示和圖線顯示。如圖5a中圖 像顯示的濾波器響應(yīng)所示，從濾波器響應(yīng)提取表示潛在車道標(biāo)志候選的 多條線。
圖7a和7b分別示出了向標(biāo)準(zhǔn)化的捕獲圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用組合的 邊緣與線定向濾波處理的圖像顯示和圖線顯示。采用使用定向邊緣檢測 濾波器和定向線檢測濾波器的圖線顯示和圖像顯示以共同地檢測車道 中車道標(biāo)志的線和邊緣，從而識別圖^象中車道標(biāo)志的候選點。00311在塊23中，采用霍夫變換:技術(shù)以/人車道標(biāo)志的候選點識別 車道標(biāo)志的線片段?；舴蜃儞Q為用于在要分析的候選點的形狀等級中找 出有缺陷的目標(biāo)實例的特征提取技術(shù)?；舴蜃儞Q涉及圖像候選點中線的識別，更具體地，涉及圖像候選點中線的位置和角度的識別。例如，塊
22中具有角度ct的定向邊緣檢測濾波器和線檢測濾波器用作預(yù)處理器以獲得在標(biāo)準(zhǔn)化圖像中具有接近于oc的期望線上(沿著ct的垂直方向具
選點。由于i^邊緣:測濾波器、定向線檢測濾波器"缺陷^:準(zhǔn)化捕
獲圖像數(shù)據(jù)中的噪聲，可能會在期望的直線/曲線上有缺失像素或由濾波結(jié)杲產(chǎn)生的噪聲。因此，通過基于圖像中的候選點來參數(shù)化所述直線，可執(zhí)行將候選點分組為候選線段?；舴蜃儞Q技術(shù)主要基于候選點確定是否具有線的足夠的證明。如杲具有足夠的證明，那么計算線的參數(shù)?；舴蚣夹g(shù)通過兩個參數(shù)p和e來參數(shù)化霍夫域中的線，其中p表示線與原點之間的距離，6為線的角度。使用該參數(shù)化，其公式如下
A = jccos《十ysin《
對于圖像平面中具有參數(shù)(p, e)的線，通過該線的所有點都遵循上面的公式。結(jié)果，對于候選圖像點，霍夫變換運算確定了哪些線可被提取和哪些線被可消除。圖10為用于檢測車道標(biāo)志的方法的流禾呈圖。在步驟30中，道路輸入數(shù)據(jù)被圖像裝置捕獲，該圖像裝置包括，但不限于，相機。在步驟31中，向捕獲的輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用亮度標(biāo)準(zhǔn)化。
[0036在步驟32中，對于每個主要定向角a,標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)都用定向邊緣檢測濾波器作巻積，以檢測在捕獲的輸入數(shù)據(jù)中具有接近于角度a的定向的車道標(biāo)志的邊緣響應(yīng)。在步驟33中，標(biāo)準(zhǔn)化的亮度輸入數(shù)據(jù)與定向線檢測濾波器作巻積，以檢測在捕獲的輸入數(shù)據(jù)中具有接近于角度oc的定向的車道標(biāo)志的線響應(yīng)。同時扭J亍使用定向邊緣和線檢測濾波器的濾波。
[0037在步驟34中，從濾波器響應(yīng)中檢測出候選車道標(biāo)志。從車道標(biāo)志的線和車道標(biāo)志的邊緣的共同濾波中檢測出候選車道標(biāo)志。對于每個主要定向角a,具有角度a的定向邊緣檢測濾波器和線檢測濾波器都用于獲得在具有接近于oc的角度的期望線上的候選點。選擇的候選點在標(biāo)準(zhǔn)化圖像中的預(yù)定距離(例如，幾個像素)沿著a的垂直方向具有大于預(yù)定閾值的大的正的線濾波器響應(yīng)，和大于預(yù)定閾值的大的正的邊緣濾波器響應(yīng)以及小于負(fù)預(yù)定閾值的大的負(fù)的邊緣濾波器響應(yīng)。在步驟35中，向在線基濾波器響應(yīng)和邊緣基濾波器響應(yīng)中檢測出的候選車道標(biāo)志應(yīng)用霍夫變換技術(shù)?；舴蜃儞Q技術(shù)提取出識別的車道標(biāo)志，并消除了濾波器響應(yīng)中的任何界外值。
[0038在步驟36中，向從霍夫變換4支術(shù)提取的識別車道標(biāo)志應(yīng)用虛假警報緩解分析。在步驟37中，確定是否滿足虛假警報緩解分析。如果滿足了虛假警報緩解分析，那么在步驟38中于輸出裝置中識別車道標(biāo)志的位置。
[0039在步驟37中，如果確定虛假警報緩解分析未滿足，那么確定識別的車道標(biāo)志或者至少一個識別的車道標(biāo)志不是車道標(biāo)志，程序進
行至該程序結(jié)束的步驟39。
[0040圖11示出了執(zhí)行用于確定識別的車道標(biāo)志是否#:正確地識
別為車道標(biāo)志的虛假警報緩解分析的方法的實施例。
0041在步驟40中，通過相對于地平面的相才幾標(biāo)定在世界坐標(biāo)中確定各識別的車道標(biāo)志的長度(/)。在步驟41中，將確定的長度(/)與預(yù)定長度作比較。在步驟42中，確定長度(/)是否大于預(yù)定長度。如果長度(/)小于預(yù)定長度，那么程序進行至終止程序的步驟39。如果長度(/)大于預(yù)定距離，那么程序進行至步驟38。
0042在步驟38中，在輸出裝置(例如圖像顯示裝置)中高亮顯示道路的車道標(biāo)志，用于向車輛駕駛員增強車道標(biāo)志的位置的可視性。替代地，可將車道標(biāo)志的位置提供給輸出裝置，例如自主轉(zhuǎn)向模塊，用于將車輛位置自主地保持在車輛標(biāo)記之間。
0043圖12示出了用于確定識別的車道標(biāo)志是否被正確地識別為車道標(biāo)志而執(zhí)行的虛假警報緩解分析方法的實施例。圖l2中所示實施例可為除圖10中所示分析之外執(zhí)行的第二虛假警報緩解分析，或者可執(zhí)行作為圖10中所示分析的替代分析。
0044在步驟50中，通過相對于地平面的相才幾標(biāo)定在世界坐標(biāo)中確定一對平行車道標(biāo)志之間的距離(d)。在步驟"中，比較距離(d)是否大于預(yù)定距離。在步驟52中，確定距離(d)是否大于預(yù)定距離。如果距離(d)小于預(yù)定距離，那么程序進行至程序終止的步驟39。如果距離(d)大于預(yù)定距離，那么程序進行至步驟38。
0045在步驟38中，在圖像顯示裝置中高亮顯示道路的車道標(biāo)志以向車輛駕駛員可視地增強車輛標(biāo)記位置。替代地，可將車道標(biāo)志的位置提供給自主轉(zhuǎn)向模塊，以將車輛位置自主地保持在車道標(biāo)志之間。
0046盡管已經(jīng)詳細(xì)描迷了本發(fā)明的特定實施例，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員會認(rèn)識到實施由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的各種替代i殳計和實施方式。
權(quán)利要求
1.一種使用圖像裝置檢測車輛道路中車道標(biāo)志的方法，該方法包括如下步驟使用所述圖像裝置捕獲道路輸入數(shù)據(jù)；向所述道路輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用亮度標(biāo)準(zhǔn)化；將所述標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)與邊緣檢測濾波器作卷積，以產(chǎn)生邊緣基濾波器響應(yīng)；將所述標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)與線檢測濾波器作卷積，以產(chǎn)生線基濾波器響應(yīng)；響應(yīng)于所述邊緣基濾波器響應(yīng)和所述線基濾波器響應(yīng)來選擇候選車道標(biāo)志；以及向所述候選車道標(biāo)志應(yīng)用變換技術(shù)，以識別所述車道標(biāo)志。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括應(yīng)用虛假警報緩解分析以驗證 識別的車道標(biāo)志是否是車道標(biāo)志的步驟，其中所述虛假警報緩解分析包 括下列步驟確定所述識別的車道標(biāo)志的長度； 將所述長度與預(yù)定長度作比較；以及響應(yīng)于所述長度大于所述預(yù)定長度而確定所迷識別的車道標(biāo)志是 車道標(biāo)志，否則確定所述識別的車道標(biāo)志不是車道標(biāo)志。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括應(yīng)用虛假警報緩解分析以驗證 識別的車道標(biāo)志是否是車道標(biāo)志的步驟，其中所述虛假警報緩解分析包 括下列步驟確定第 一識別車道標(biāo)志與第二識別車道標(biāo)志之間的距離； 將所述距離與預(yù)定寬度作比較，所述預(yù)定寬度表示至少是道路車道 的寬度；以及響應(yīng)于所述寬度大于所述預(yù)定寬度而確定所述第一車道標(biāo)志和所 述第二車道標(biāo)志是車道標(biāo)志，否則確定所述第一車道標(biāo)志和第二車道標(biāo)志不是車道標(biāo)志。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一車道標(biāo)志和所述第二車 道才示志必須;f皮jt匕平4亍。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述圖像裝置包括相機。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中處理捕獲的數(shù)據(jù)以驗證所述車道標(biāo)志是實時進行的。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述捕獲的道路輸入數(shù)據(jù)被分段 為以不同角度定向的多條直線，用來表示車輛道路中潛在的車道標(biāo)志的曲率。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述邊緣檢測濾波器包括多個定 向邊緣基濾波器，其中每個定向邊緣基濾波器被應(yīng)用到相應(yīng)的各段直線 上。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中向各段直線應(yīng)用各定向邊緣基濾 波器基本上是同時進行的。
10. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述邊緣;險測濾波器在候選車 道標(biāo)志的每側(cè)上輸出增強的邊緣基濾波器響應(yīng)。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其中所述增強的邊緣基濾波器響應(yīng) 包括所述候選車道標(biāo)志的第一邊緣和第二邊緣，所述第一邊緣通過所述 邊緣基濾波器響應(yīng)中的負(fù)峰值來識別，所述第二邊緣通過所述邊緣基濾 波器響應(yīng)中的正峰值來識別。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述線檢測濾波器包括多個定 向線基濾波器，其中每個定向線基濾波器被應(yīng)用到相應(yīng)的各段直線上。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中各定向線基濾波器的濾波器響 應(yīng)的處理基本上是同時進行的。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述邊緣基濾波器響應(yīng)包括正 的線響應(yīng)，所述正的線響應(yīng)僅通過單一的正峰值來識別。
15. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括在輸出裝置中識別各車輛標(biāo) 記的位置的步驟，其中所述輸出裝置包括圖像顯示裝置。
16. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包才舌在輸出裝置中識別各車道標(biāo) 志的位置的步驟，其中所述輸出裝置包括自主轉(zhuǎn)向模塊。
17. —種車道標(biāo)志-險測系統(tǒng)，包括 圖像裝置，用于捕獲道路輸入數(shù)據(jù)；處理器，用于接收通過圖像裝置接收的捕獲的道路輸入數(shù)據(jù)，所述 處理器向所述道路輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用亮度標(biāo)準(zhǔn)化，所述處理器將所述標(biāo)準(zhǔn)化 輸入數(shù)據(jù)與定向邊緣檢測濾波器作巻積以產(chǎn)生邊緣基濾波器響應(yīng)，所述 處理器將所迷標(biāo)準(zhǔn)化輸入數(shù)據(jù)與定向線檢測濾波器作巻積以產(chǎn)生線基 濾波器響應(yīng)，所述處理器向所述邊緣基濾波器響應(yīng)和所述線基濾波器響應(yīng)應(yīng)用變換4支術(shù)以識別所述車道標(biāo)志；以及 輸出裝置，用于識別各車道標(biāo)志的位置。
18. 如權(quán)利要求17所述的車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)，還包括虛假警報緩解 模塊，該模塊用于驗證由應(yīng)用的變換技術(shù)產(chǎn)生的識別的車道標(biāo)志是否是 車道標(biāo)志。
19. 如權(quán)利要求18所述的車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)，其中所述圖像裝置為 相機。
20. 如權(quán)利要求17所述的車道標(biāo)志檢測系統(tǒng)，其中所述變換技術(shù)包 括霍夫變換技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于相機的車道標(biāo)志檢測。提供了一種使用圖像裝置檢測車輛道路中車道標(biāo)志的方法。使用所述圖像裝置捕獲道路輸入數(shù)據(jù)。向所述道路輸入數(shù)據(jù)應(yīng)用亮度標(biāo)準(zhǔn)化。所述方法檢測所述標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)中幾個主要方向中的道路車道標(biāo)志。在每個主要方向中，將所述標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)與定向邊緣檢測濾波器作卷積，以產(chǎn)生定向邊緣基濾波器響應(yīng)。將所述標(biāo)準(zhǔn)化的輸入數(shù)據(jù)與定向線檢測濾波器作卷積，以產(chǎn)生定向線基濾波器響應(yīng)。響應(yīng)于每個主要方向中的所述邊緣基濾波器響應(yīng)和所述線基濾波器響應(yīng)來選擇候選車道標(biāo)志。向所述候選車道標(biāo)志應(yīng)用變換技術(shù)，以識別各主要方向的車道標(biāo)志。
文檔編號G06T7/00GK101630412SQ200910139960
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月18日
發(fā)明者V·薩德卡, W·張 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司