本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)視覺與智能交通領(lǐng)域，特別涉及一種利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置。

背景技術(shù)：

近年來，隨著智能交通領(lǐng)域與計(jì)算機(jī)視覺方面的技術(shù)不斷發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)視覺的汽車主動(dòng)安全產(chǎn)品也日漸豐富。比如自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC)、車道偏離警告(LDW)、車道保持輔助(LKA)和側(cè)面物體探測(SOD)等，然而車道線的檢測是實(shí)現(xiàn)這些產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)。

常見的基于相機(jī)的車道線檢測方法一般是先對圖像進(jìn)行預(yù)處理，然后大致確定車道線所在范圍，再利用霍夫變換進(jìn)行車道線檢測，但是圖像質(zhì)量越是不好，檢測到的車道線雜線就越多，尤其是雨天車輪印記或者道路上的裂痕都會被誤識別為車道線，或者遇到障礙物近距離遮擋、樹木或者建筑物陰影的遮擋等路面情況時(shí)，由于相機(jī)無法采集到包含足夠多車道信息的圖像而出現(xiàn)漏檢、誤檢等問題，這樣就是的車道線的識別不夠精確。因此，如何設(shè)計(jì)一套環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)算速度快、移植性好的高魯棒性算法，是相關(guān)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。同時(shí)，現(xiàn)有的一些關(guān)于車道線檢測的產(chǎn)品雖然性能優(yōu)良，但是由于算法相對復(fù)雜使得前期標(biāo)定過程復(fù)雜，對裝配工人的專業(yè)知識要求相對較高，所以研發(fā)一套利于工業(yè)產(chǎn)品裝配的算法以及提高車道線檢測地精確也是非常有必要的。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，人們進(jìn)行了長期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國專利文獻(xiàn)公開了一種車道線檢測方法及裝置[申請?zhí)枺?01310616153.4]，該方法包括獲取車輛前方圖像；對車輛前方圖像進(jìn)行邊緣檢測，得到邊緣圖；根據(jù)前一幀獲取的車道線的位置在邊緣圖中確定初始車道線檢測區(qū)域；將初始車道線檢測區(qū)域劃分為N個(gè)小檢測區(qū)域，N大于等于2；根據(jù)每個(gè)小檢測區(qū)域的邊緣圖數(shù)值和每個(gè)小檢測區(qū)域的像素點(diǎn)的總數(shù)，確定某個(gè)小檢測區(qū)域?yàn)榫_車道線檢測區(qū)域；從精確車道線檢測區(qū)域中獲取當(dāng)前幀的車道線。上述方案在一定程度上解決了現(xiàn)有車道線檢測不夠精確的問題，但是該方案依然無法從根本上解決計(jì)算量大，減雜線對檢測結(jié)果的影響的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理，高精度的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用了下列技術(shù)方案：本利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置，包括設(shè)置在車輛上的圖像采集模塊，所述的圖像采集模塊通過MCU模塊與圖像顯示模塊相連，其特征在于，所述的圖像顯示模塊上具有左標(biāo)定直線顯示單元和右標(biāo)定直線顯示單元，且所述的MCU模塊連接有手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)，在車輛上還設(shè)有陀螺儀傳感器，且所述的陀螺儀傳感器連接有MCU模塊，且所述的MCU模塊與能驅(qū)動(dòng)圖像采集模塊移動(dòng)的控制單元相連。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的陀螺儀傳感器具有俯仰角檢測模塊、傾斜角檢測模塊以及偏航角檢測模塊。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的陀螺儀傳感器案安裝在車輛儀表盤上。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)包括按鈕和/或旋鈕，所述的按鈕和/或旋鈕連接有圖形處理模塊，且所述的圖形處理模塊與MCU模塊相連。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的圖像顯示模塊為設(shè)置在車輛本體內(nèi)的顯示屏。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)為設(shè)置在圖像顯示模塊上的觸摸感應(yīng)模塊。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的圖像顯示模塊為觸摸屏。

在上述的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置中，所述的圖像采集模塊為設(shè)置在車輛本體上的攝像機(jī)。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：車道線檢測精度高，人機(jī)交互方便快捷，對操作人員要求較低，支持在線標(biāo)定，可以免去離線標(biāo)定需要采集視頻圖像并處理的一系列工作；整個(gè)裝置易于裝配，可以節(jié)約開發(fā)者大量寶貴的時(shí)間，以及人力、物力等方面的資源消耗。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例中的流程圖。

圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例中車道線檢測流程圖。

圖4是通過人機(jī)交互實(shí)際標(biāo)定后的攝像機(jī)畫面圖。

圖5是圖像坐標(biāo)系示意圖。

圖6是根據(jù)斜率與截距波動(dòng)的最大鄰域范圍選取的感興區(qū)域圖。

圖7是感興區(qū)域分段圖。

圖中，其中Δk_L表示紅色直線與左車道線兩條直線斜率之差；Δb_L表示藍(lán)色直線與左車道線兩條直線截距之差；Δk_R表示紅色直線與右車道線兩條直線斜率之差；Δb_R表示藍(lán)色直線與右車道線兩條直線截距之差；畫面中左側(cè)兩條藍(lán)色線之間的區(qū)域是左車道感興區(qū)域ROI；右側(cè)兩條藍(lán)色線之間的區(qū)域是右車道感興區(qū)域ROI；Δh表示每一段的高度；1表示左車道線；11表示左標(biāo)定直線；2表示右車道線；21表示右標(biāo)定直線、圖像顯示模塊3、左標(biāo)定直線顯示單元31、觸摸感應(yīng)模塊311、右標(biāo)定直線顯示單元32、手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)4、圖形處理模塊41、圖像采集模塊5、MCU模塊6、陀螺儀傳感器7、俯仰角檢測模塊71、傾斜角檢測模塊72、偏航角檢測模塊73、控制單元8。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1所述，本利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置，包括設(shè)置在車輛上的圖像采集模塊5，圖像采集模塊5通過MCU模塊6與圖像顯示模塊3相連，其特征在于，圖像顯示模塊3上具有左標(biāo)定直線顯示單元31和右標(biāo)定直線顯示單元32，且MCU模塊6連接有手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)4，在車輛上還設(shè)有陀螺儀傳感器7，且陀螺儀傳感器7連接有MCU模塊6，且MCU模塊6與能驅(qū)動(dòng)圖像采集模塊5移動(dòng)的控制單元8相連。

具體地，這里的陀螺儀傳感器7具有俯仰角檢測模塊71、傾斜角檢測模塊72以及偏航角檢測模塊73，優(yōu)選地，這里的陀螺儀傳感器7安裝在車輛儀表盤上。

具體地，這里的手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)4包括按鈕和/或旋鈕，按鈕和/或旋鈕連接有圖形處理模塊41，且圖形處理模塊41與MCU模塊6相連。這里的圖像顯示模塊3為設(shè)置在車輛本體內(nèi)的顯示屏。手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)4也可以為設(shè)置在圖像顯示模塊3上的觸摸感應(yīng)模塊311，也就是說，這里的圖像顯示模塊3為觸摸屏。

如圖1-7所示，本實(shí)施例中采用利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置的采用利用陀螺儀傳感器確定車道線檢測有效范圍的方法，包括下述步驟：S1、檢測車身姿態(tài)角:通過安裝在車輛上的陀螺儀傳感器監(jiān)測車輛的姿態(tài)并采集實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù)；陀螺儀傳感器案安裝在車輛儀表盤上且采集車身當(dāng)前的3個(gè)姿態(tài)角，分別為俯仰角、傾斜角與偏航角；S2、適時(shí)調(diào)整攝像頭角度：控制單元根據(jù)陀螺儀傳感器采集實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整攝像頭，保持?jǐn)z像頭始終平行于水平正前方，確保攝像頭拍攝的車道線始終在固定區(qū)域內(nèi)；S3、車道線檢測：采用利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置進(jìn)行車道線檢測。

具體地，步驟S3中的利用陀螺儀傳感器進(jìn)行車道線檢測的裝置包括以下步驟：步驟A、選取標(biāo)定場景:選取畫有左車道線1和右車道線2的車道為標(biāo)定場景，將當(dāng)前車輛停靠或者行駛在所在車道的左車道線1與右車道線2之間，并確保當(dāng)前車輛所在車道的左車道線1與右車道線2在攝像機(jī)圖像中可見；這里的左車道線1和右車道線2分別為實(shí)線、虛線、黃線與白線中的任意一種或多種的組合；當(dāng)前車輛應(yīng)該盡量?？炕蛘咝旭傇谒谲嚨赖淖筌嚨谰€1和右車道線2之間的正中央，當(dāng)前也不排除有一定范圍的偏差。

步驟B、人機(jī)交互標(biāo)定：移動(dòng)顯示于攝像機(jī)圖像中的預(yù)設(shè)的左標(biāo)定直線11以使左標(biāo)定直線11與左車道線1或左車道線1的切線重合從而實(shí)現(xiàn)左車道線1標(biāo)定，移動(dòng)顯示于攝像機(jī)圖像中的預(yù)設(shè)的右標(biāo)定直線21以使右標(biāo)定直線21與右車道線2或右車道線2的切線重合從而實(shí)現(xiàn)右車道線2標(biāo)定，分別計(jì)算出此時(shí)左車道線1與右車道線2在圖像坐標(biāo)系中的直線方程；在上述步驟B中，以攝像機(jī)光軸與攝像機(jī)圖像平面的交點(diǎn)為原點(diǎn)，以原點(diǎn)橫向向右延伸方向作為x軸延伸方向，以原點(diǎn)縱向向下方向作為y軸延伸方向，建立圖像坐標(biāo)系，標(biāo)定后左車道線1在圖像坐標(biāo)系中的直線方程為y＝k_L·x+b_L，其中k_L是左車道線的斜率，b_L是左車道線在y軸上的截距，標(biāo)定后右車道線2在圖像坐標(biāo)系中的直線方程為y＝k_R·x+b_R，其中k_R是右車道線的斜率，b_R是右車道線在y軸上的截距；即通過手動(dòng)操控機(jī)構(gòu)控制左標(biāo)定直線11平移和/或旋轉(zhuǎn)以調(diào)整左標(biāo)定直線11的截距和/或斜率，通過手動(dòng)操控機(jī)構(gòu)控制右標(biāo)定直線21平移和/或旋轉(zhuǎn)以調(diào)整右標(biāo)定直線21的截距和/或斜率，這里的手動(dòng)操控機(jī)構(gòu)包括按鈕和/或旋鈕。

步驟C、預(yù)處理圖像：將攝像機(jī)采集到的當(dāng)前幀攝像機(jī)圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖，并將步驟B中標(biāo)定的左車道線1鄰域和右車道線2領(lǐng)域分別作為感興趣區(qū)域ROI，然后分別對感興趣區(qū)域ROI做分段閾值化處理；設(shè)左車道線1的斜率波動(dòng)的最大范圍為(-Δk_L,Δk_L)，截距波動(dòng)的最大范圍為(-Δb_L,Δb_L)，右車道線2的斜率波動(dòng)的最大范圍為(-Δk_R,Δk_R)，截距波動(dòng)的最大范圍為(-Δb_R,Δb_R)，選取左車道線1斜率與截距波動(dòng)最大的鄰域范圍作為左車道線1的感興趣區(qū)域ROI，選取右車道線2斜率與截距波動(dòng)最大的鄰域范圍作為右車道線2的感興趣區(qū)域ROI，設(shè)置在斜率波動(dòng)范圍主要是由于車輛在行駛過程中攝像頭會有些許抖動(dòng)，或者是其他的一些相關(guān)因素，比如不同環(huán)境下車道線寬度及車道間距不同，使得攝像機(jī)畫面中的車道線會在前一時(shí)刻的位置附近波動(dòng)；分別將感興趣區(qū)域ROI自上而下均勻分段或不均勻分段，每段的高度定為Δhi，可以均勻分段也可以不均勻分段，為了方便，此處采用均勻分段表述，理論上分段越多，檢測結(jié)果越準(zhǔn)確，但是考慮到實(shí)際應(yīng)用中的實(shí)時(shí)性等問題，所分段數(shù)不應(yīng)太多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)即可；分別計(jì)算每一段感興趣區(qū)域ROI中Δhi的均值Δh，并將其作為該段的閾值，然后將感興趣區(qū)域ROI二值化，相鄰兩段感興趣區(qū)域ROI的閾值不同時(shí)，相鄰兩段感興趣區(qū)域ROI的分界線的斜率為0。

步驟D、檢測車道線并更新參數(shù)：在步驟C的感興趣區(qū)域ROI內(nèi)分別檢測車道線，若檢測到新的左車道線1則更新左車道線1的直線方程斜率和/或截距，否則保留其上一時(shí)刻的值；若檢測到新的右車道線2則更新右車道線2的直線方程斜率和/或截距，否則保留其上一時(shí)刻的值；利用霍夫變換在上述步驟C中的感興趣區(qū)域ROI內(nèi)分別檢測車道線，若檢測到新的左車道線1則更新左車道線1的直線方程斜率和/或截距，否則保留其上一時(shí)刻的值；若檢測到新的右車道線2則更新右車道線2的直線方程斜率和/或截距，否則保留其上一時(shí)刻的值；若車輛出現(xiàn)變更車道的情況，則等待車輛進(jìn)入下一車道的中央行駛時(shí)，自動(dòng)檢測新的車道線，如果是彎道，則此方法檢測的是彎道的切線。

本實(shí)用新型中當(dāng)前車輛應(yīng)該盡量行駛在所在車道的正中央，當(dāng)前也不排除有一定范圍的偏差，標(biāo)定場景是畫有左右車道線的公路，無需再重新構(gòu)造標(biāo)定場景，比如在地面上畫線標(biāo)定等，這樣比傳統(tǒng)的方法更簡單實(shí)用，節(jié)約成本；分段閾值化可以減少因?yàn)殛幱盎蛘哒系K物等遮擋車道線造成的車道線檢測不準(zhǔn)確的問題；人機(jī)交互方便快捷，對操作人員要求較低，因此可以適應(yīng)多變的場景，可操作性強(qiáng)；利用前后兩幀圖像中車道線波動(dòng)的范圍設(shè)置感興區(qū)域可以大大減小雜波對車道線檢測的影響，并提高算法的執(zhí)行效率；支持在線標(biāo)定，可以免去離線標(biāo)定需要采集視頻圖像并處理的一系列工作，直接標(biāo)定車道線的斜率與截距，是一個(gè)非常簡單方便的標(biāo)定與計(jì)算方法，可以節(jié)約開發(fā)者大量寶貴的時(shí)間，以及人力、物力等方面的資源消耗。

標(biāo)定過程中誤差的可能來源有：

1、場景誤差：用于標(biāo)定的車道線不直，地面不平坦等；

2、人機(jī)交互誤差：攝像機(jī)畫面中的左右車道線與標(biāo)定線不重合。通過理論分析與大量的實(shí)踐證明，標(biāo)定式的車道線檢測法不僅原理簡單、操作便捷、容易集成在車載機(jī)器視覺系統(tǒng)中，還支持在線標(biāo)定，甚至能夠在車輛行駛中進(jìn)行，從而在一定程度上解決了車載攝像機(jī)相關(guān)參數(shù)的漂移問題，提高了車道線檢測的準(zhǔn)確性。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了Δk_L表示紅色直線與左車道線兩條直線斜率之差；Δb_L表示藍(lán)色直線與左車道線兩條直線截距之差；Δk_R表示紅色直線與右車道線兩條直線斜率之差；Δb_R表示藍(lán)色直線與右車道線兩條直線截距之差；畫面中左側(cè)兩條藍(lán)色線之間的區(qū)域是左車道感興區(qū)域ROI；右側(cè)兩條藍(lán)色線之間的區(qū)域是右車道感興區(qū)域ROI；Δh表示每一段的高度；1表示左車道線；11表示左標(biāo)定直線；2表示右車道線；21表示右標(biāo)定直線、圖像顯示模塊3、左標(biāo)定直線顯示單元31、觸摸感應(yīng)模塊311、右標(biāo)定直線顯示單元32、手動(dòng)式標(biāo)定直線移動(dòng)操控機(jī)構(gòu)4、圖形處理模塊41、圖像采集模塊5、MCU模塊6、陀螺儀傳感器7、俯仰角檢測模塊71、傾斜角檢測模塊72、偏航角檢測模塊73、控制單元8等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實(shí)用新型的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實(shí)用新型精神相違背的。