车道偏离警报系统以及其方法
【专利摘要】本发明提供一种车道偏离警报系统以及其方法。根据本发明的车道偏离警报系统包括：摄像头，用于拍摄车辆的前方；隧道识别模块，使用所述摄像头拍摄的前方图像中的至少一个信息，识别所述车辆的当前位置是否为隧道区间；虚拟车道线模块，当所述当前位置为所述隧道区间时，从所述前方图像确认是否识别两个以上的车道线，当识别小于所述两个且一个以上的车道线时，使用预先计算的车道宽度，在与识别的所述一个车道线的对应位置生成虚拟车道线；以及判定和警报模块，使用所述一个车道线和所述虚拟车道线，或者识别的所述两个以上的车道线，确认所述车辆是否发生车道偏离，当确认发生车道偏离时，发出警报。
【专利说明】车道偏离警报系统以及其方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及车道偏离警报系统，尤其涉及当错误识别车道时，生成虚拟车道线，确认车辆是否发生车道偏离的车道偏离警报系统以及其方法。
【背景技术】
[0002]目前,如先进安全车(Advanced Safety Vehicle)等适用高端电子技术和控制技术的高级车辆呈现增加趋势。
[0003]车道偏离警报系统作为先进安全车的一环，通过加装于车辆的摄像头感应车辆的前方图像，识别目前车辆正在行驶的车道线，并且，在发生车道偏离时，向驾驶员发出警报。
[0004]现有的车道偏离警报系统，在因护栏影子或逆光等无法正常识别车道线的道路，只基于车道宽度信息，生成虚拟车道线，以此确认是否发生车道偏离。
[0005]然而，现有的虚拟车道线生成工作，增加了系统的负荷，并且计算可信度低，不断发生错误生成虚拟车道线的情况。因此，现有的车道偏离警报系统，经常发出错误的车道偏离警报，而降低了驾驶员的便利性和产品的可信度。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]本发明在如上所述的技术背景下研发，其目的在于，提供一种在隧道区间未能识别车辆的左右车道线中的一个时，生成虚拟车道线，并使用于判定是否发生车道偏离的车道偏离警报系统以及其方法。
[0008]技术方案
[0009]根据本发明的一个方面的车道偏离警报系统包括:摄像头，用于拍摄车辆的前方；隧道识别模块，使用所述摄像头拍摄的前方图像中的至少一个信息，识别所述车辆的当前位置是否为隧道区间；虚拟车道线模块，当所述当前位置为所述隧道区间时，从所述前方图像确认是否识别两个以上的车道线，并且，当识别小于所述两个且一个以上的车道线时，使用预先计算的车道宽度，在与识别的所述一个车道线的对应位置生成虚拟车道线；以及判定和警报模块，使用所述一个车道线和所述虚拟车道线，或者使用识别的所述两个以上的车道线，确认所述车辆是否发生车道偏离，当确认发生车道偏离时，发出警报。
[0010]根据本发明的另一个方面的利用车道偏离警报系统的车道偏离警报方法，包括如下步骤:使用选自从汽车导航仪接收的信号及通过摄像头拍摄的前方图像中的至少一种信息，识别车辆的当前位置是否为隧道区间；当识别所述当前位置为隧道区间时，从所述前方图像确认能否识别两个以上的车道线；当识别小于所述两个且一个以上的车道线时，使用从所述前方图像预先计算的车道宽度，在与识别的所述一个车道线的对应位置生成虚拟车道线；使用所述两个以上的车道线，或者使用所述一个车道线和所述虚拟车道线，确认所述车辆是否发生车道偏离；以及当确认偏离所述车道线时，发出警报。
[0011]根据本发明的又另一个方面的隧道识别模块包括:储存部，使用在隧道区间拍摄的图像的亮度值变化，储存设定的隧道亮度类型；以及控制部，从车辆的前方图像确认位于经过所述车辆的左右车道线的消失点的水平线和垂直线上的像素的亮度值变化，当所述亮度值变化相应于所述隧道亮度类型时，确认所述车辆的当前位置可能为所述隧道区间。
[0012]技术效果
[0013]根据本发明，只在隧道区间，当未识别到车辆的左右车道线中的一个时，生成虚拟车道线，来辅助识别隧道内被损毁的车道线区间，同时也能够减少因生成虚拟车道线而引起的系统负荷。
[0014]并且，本发明除了在隧道外不生成虚拟车道线，因此可解决在使用现有的虚拟车道线时的错误识别车道线的问题，并且可提高识别车道线的可信度及正确度，并提高使用者的体感性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为显示根据本发明实施例的车道偏离警报系统的结构图；
[0016]图2为显示根据本发明实施例的隧道识别模块的结构图；
[0017]图3为显示根据本发明实施例的使用前方图像的隧道识别方法的流程图；
[0018]图4为显示根据本发明的实施例的隧道图像确认方法的示意图；
[0019]图5为显示根据本发明的实施例的车道偏离警报方法的流程图。
【具体实施方式】
[0020]参照附图及一同详细说明的后述的实施例，本发明的优点及特征以及达成其的方法将会明确。但是，本发明并非限定于以下公开的实施例，而是以相互不同的多种形态体现，本实施例仅提供用于使本发明的公开更加完整，使本发明所属【技术领域】的普通技术人员容易理解发明的范畴，本发明只由权利要求项的范畴所定义。
[0021]另一方面，本说明书中使用的术语用于说明实施例，并非要限定本发明。在本说明书中，只要在句子中未特别言及，单数型也包括复数型。说明书中使用的“包括(comprises) ”或“包含的(comprising) ”,是指言及的构成元件、步骤、动作及/或元件不排除存在或追加一个以上的其他构成元件、步骤、动作及/或元件。
[0022]以下参照附图，详细说明本发明的实施例。图1为显示根据本发明实施例的车道偏离警报系统的结构图。
[0023]如图1所示，根据本发明的实施例的车道偏离警报系统10包括:摄像头100、隧道识别模块200、虚拟车道线模块300及判定和警报模块400。
[0024]此处，车道偏离警报系统10也可以不具备另外的摄像头100，而使用从车辆内的其他摄像头接收的前方图像。并且，如在本说明书中公开，隧道识别模块200、虚拟车道线模块300及判定和警报模块400可以是单独的构成要素，也可以由一个控制部体现。
[0025]摄像头100拍摄包括车辆前方道路的车辆前方，并将前方图像传送至隧道识别模块 200。
[0026]例如，摄像头100可以是加装于车辆后视镜的后方的一个摄像头，可向车辆前方玻璃拍摄车辆的前方。
[0027]隧道识别模块200使用前方图像及从汽车导航仪接收的信号中的至少一个来识别隧道区间。此处，如果隧道识别模块200在识别隧道区间时，将前方图像及从汽车导航仪接收的信号都使用，则能够更加提高识别隧道的可信度。
[0028]此处，隧道区间可以是从当前位置具有预定间隔的前方存在隧道的道路，也可以是隧道内部的区间。
[0029]隧道识别模块200与汽车导航仪通过控制器局域网(Controller Area Net work:CAN)或者数据信号线连接，并从汽车导航仪接收全球定位系统(GPS)坐标，与预先储存的隧道位置信息进行比较，以此识别车辆的当前位置为隧道区间。另外，隧道识别模块200从汽车导航仪接收示意隧道区间的信息，来识别车辆的当前位置为隧道区间。
[0030]同时，隧道识别模块200可以通过前方图像识别当前位置为隧道区间，下面对此进行说明。
[0031]隧道识别模块200从前方图像确认左右车道线的消失点坐标，在前方图像以消失点坐标为基准，设定预定范围的关键区域(Region of Interest:R0I)，并且，使用关键区域内的像素的亮度值，识别车辆的当前位置为隧道区间，并将其识别结果传送至虚拟车道线模块300。下面参照图2，说明隧道识别模块200从前方图像识别隧道区间的详细过程。
[0032]当虚拟车道线模块300识别当前位置为隧道区间时，确认在隧道区间能否正常识别车辆的左右车道线，当两个中的一个车道线未能正常识别时，驱动虚拟车道线生成运算法则(algorithm)，并基于识别的车道线，生成虚拟车道线。
[0033]虚拟车道线模块300在隧道区间对两个车道线都识别时，使用在各帧(fr ame)中左侧车道线和右侧车道线相交的消失点坐标，计算道路面和摄像头100之间的安装角度，并基于俯仰角计算每像素距离，再乘以左右车道线的X轴截距之差，以此计算出各帧的车道宽度。
[0034]另外，虚拟车道线模块300将各帧的X轴截距、Y轴截距、车道宽度及消失点坐标分别储存，并计算多帧的平均X轴截距、平均Y轴截距、平均车道宽度及消失点并储存。此处，平均车道宽度使用于以后生成虚拟车道线。
[0035]虚拟车道线模块300在隧道区间中只要识别左右车道线中的某一个时，基于识别的车道线，在间隔有预计算的平均车道宽度的相对侧(未识别的车道线位置)生成虚拟车道线，并且计算X轴截距，Y轴截距及消失点坐标。
[0036]反之，虚拟车道线模块300除隧道区间之外，不生成虚拟车道线。
[0037]判定和警报模块400使用消失点坐标、Y轴截距或X轴截距等确认车辆是否发生车道偏离，并在确认发生车道偏离时，发出警报。
[0038]例如，判定和警报模块400，当Y轴截距为预设定的特定值以上时，判定为车辆发生车道偏离，并发出警报。
[0039]另外，虚拟车道线生成方法及车道线脱离感应方法，在各类以往文献中已有公开，因此，虚拟车道线模块300的虚拟车道线生成方法及判定和警报模块400的车道偏离感应方法并非限定于本说明书中公开的内容，可采用各种方式使用。
[0040]另外，根据本发明的实施例的车道偏离警报系统10在车辆的后视镜(bac kmirror)后方以一种模块形状设置，从而通过加装的摄像头100拍摄车辆的前方，并在判定为车辆发生车道偏离时，可以通过加装的音箱等发出车道偏离警报。
[0041]以下，参照图2至图4，对根据本发明实施例的使用前方图像的隧道识别方法进行说明。
[0042]图2为显示根据本发明的实施例的隧道识别模块的结构图，图3为显示根据本发明的实施例的使用前方图像的隧道识别方法的流程图，图4为显示根据本发明的实施例的隧道图像确认方法的附图。
[0043]如图2所示，隧道识别模块200包括判定部210及储存部220。
[0044]储存部220储存用于判定隧道区间的基准信息，则预设定的临界值、基准值及隧道亮度的类型(pattern)等。
[0045]此处，隧道亮度类型可以使用在多个隧道区间拍摄的前方图像的亮度值的平均数而设定。
[0046]并且，临界值及基准值可使用在多个隧道区间拍摄的前方图像的亮度值来设定。
[0047]以下，参照图3说明通过判定部210的隧道识别方法。
[0048]参照图3，在步骤S310中，判定部210从前方图像确认车辆的左右车道线相交的消失点坐标。更详细地，判定部210当从前方图像检测到两个以上的车道线时，从两个以上的车道线中确认左右车道线，然后确认左右车道线相交的消失点的坐标。
[0049]接着，在步骤S320中，判定部210以消失点坐标为基准设定关键区域(R egion ofInterest:R0I)。此处,关键区域可以为包括消失点的预定范围的区域。
[0050]步骤S330中，判定部210提取经过关键区域的特定像素点(例如，消失点)的水平线和垂直线的像素的亮度值(像素强度)。
[0051]此处，隧道识别模块200将包括色彩信息的原(Original)前方图像转换为灰度图像之后，提取位于经过消失点的水平线和垂直线的像素的亮度值。
[0052]步骤S340中，判定部210将确认经过消失点的水平线和垂直线上的各像素的亮度值变化是否与储存于储存部220的隧道亮度类型相应。此处，判定部210，当各像素的亮度值变化与隧道亮度类型相应时，判定为当前位置有可能为隧道区间。
[0053]更具体地，如图4所示，判定部210以曲线曲线形状确认位于经过消失点的水平线和垂直线上的各像素的亮度值变化。此时,在水平线和垂直线上存在隧道时,相应的像素的亮度值将会显著降低，因此判定部210确认亮度值变化曲线是否为如隧道亮度类型一样，在消失点周边至少有既定个数的像素的亮度值降低至预定值以下的曲线。
[0054]步骤S350中，判定部210当各像素的亮度值变化与隧道亮度类型相应时，确认关键区域内像素的亮度值和平均亮度值，计算平均亮度值与关键区域内各像素的亮度值之差的绝对值为预设定的临界值以上的低亮度像素数N。
[0055]步骤S360中，判定部210确认低亮度像素数N是否为预定个数以下。此处，预定个数可以使用拍摄隧道区间的多个前方图像而决定。
[0056]步骤S350中，判定部210当低亮度像素数N为预定个数以下时，识别当前位置为隧道区间。反之，判定部210当低亮度像素数N超过预定个数时，识别当前位置不是隧道区间。
[0057]并且，判定部210将识别当前位置是否为隧道区间的结果传送至虚拟车道线模块300。
[0058]判定部210在判定当前位置为隧道区间之后，按预定时间单位计算低亮度像素数N，当低亮度像素数N超过预定个数时，则判定车辆脱离隧道区间，并通知虚拟车道线模块300。此处，显然，虚拟车道线模块300从隧道识别模块200接收示意脱离隧道区间信息时，不再生成虚拟车道线，直到再次进入隧道区间。
[0059]判定部210也可以在步骤S340至步骤S360中，关键区域内的像素的平均亮度值为预设定的基准值以下时，则可判定车辆的当前位置为隧道区间。或者，判定部210也可以代替步骤S340至步骤S360中某一个步骤，关键区域内的像素的平均亮度值为预设定的基准值以下时，则可判定车辆的当前位置为隧道区间。
[0060]并且，在上述例中，判定部210全部执行步骤S340至步骤S360，以此判定车辆的当前位置是否为隧道区间的情况，显然，判定部210也可以只执行步骤S340至步骤S360中的一个步骤，确认车辆的当前位置是否为隧道区间。
[0061]以下，参照图5，说明根据本发明的实施例的车道偏离警报方法。图5为显示根据本发明的实施例的车道偏离警报方法的流程图。
[0062]参照图5，在步骤S510中，车道偏离警报系统10使用前方图像及从汽车导航仪接收的信号，确认车辆的当前位置是否为隧道区间。
[0063]更详细地，车道偏离警报系统10确认前方图像的各像素的亮度值变化，与隧道亮度类型相应时或者从前方图像提取以车辆的左右车道线的消失点为基准的关键区域内的各像素的亮度值，并确认各像素的亮度值为预设定的基准以下时，则识别当前位置为隧道区间。对此，参照图2至图4，已进行了详细说明。
[0064]或者，车道偏离警报系统10从汽车导航仪接收GPS坐标，与预先储存的隧道的位置信息进行比较，以此识别隧道区间，或者从汽车导航仪接收示意隧道区间的信息，以此识别为隧道区间。
[0065]步骤S520中，车道偏离警报系统10在隧道区间时，确认从前方图像识别的车道线是否小于两个。
[0066]步骤S530中，车道偏离警报系统10当在隧道区间识别的车道线小于两个时，确认是否存在预先计算的平均车道宽度。
[0067]步骤S540中，车道偏离警报系统10当存在预先计算的平均车道宽度时，使用识别的一个车道线及预先计算的平均车道宽度，生成虚拟车道线。
[0068]步骤S550中，车道偏离警报系统10使用虚拟车道线及被识别的车道线，确定车辆是否发生车道偏离。车道偏离警报系统10当识别两个以上的车道线时，使用识别的两个以上的车道线，确认车辆是否发生车道偏离。
[0069]步骤S560中，车道偏离警报系统10当车辆发生车道偏离时，向驾驶员发出警报。
[0070]步骤S570中，车道偏离警报系统10当识别两个以上的车道线时(即，车道线被正常识别时)，计算平均车道宽度、平均X轴截距、平均Y轴截距及消失点坐标并储存。
[0071]另外，车道偏离警报系统10当识别当前位置为隧道区间之后，使用前方图像或者从汽车导航仪的信号，确认是否脱离隧道区间，如脱离隧道区间时，到再次进入隧道区间为止，不再生成虚拟车道线。
[0072]如上述，本发明即使未能识别左右车道线中的一个，通过只在隧道区间生成虚拟车道线，从而能够辅助识别隧道内被损毁的车道线，同时能够降低因生成虚拟车道线而引起的系统负荷。
[0073]而且，本发明除在隧道之外，不生成虚拟车道线，因此可解决使用现有的虚拟车道线时，错误识别车道线的问题，从而提高识别车道线的可信度及正确度，提高使用者的体感性能。
[0074] 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种车道偏离警报系统，其特征在于，包括: 摄像头，用于拍摄车辆的前方； 隧道识别模块，使用所述摄像头拍摄的前方图像中的至少一个信息，识别所述车辆的当前位置是否为隧道区间； 虚拟车道线模块，当所述当前位置为所述隧道区间时，从所述前方图像确认是否识别两个以上的车道线，并且，当识别小于所述两个且一个以上的车道线时，使用预先计算的车道宽度，在与识别的所述一个车道线的对应位置生成虚拟车道线；以及 判定和警报模块，使用所述一个车道线和所述虚拟车道线，或者使用识别的所述两个以上的车道线，确认所述车辆是否发生车道偏离，当确认发生车道偏离时，发出警报。
2.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述隧道识别模块，从汽车导航仪接收所述当前位置的全球定位系统(G PS)坐标，与预先储存的隧道的 位置坐标进行比较，从而确认所述当前位置为所述隧道区间；或者从所述汽车导航仪接收示意所述当前位置为所述隧道区间的信息，从而确认所述当前位置为所述隧道区间。
3.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述隧道识别模块从所述前方图像确认所述两个以上的车道线相交的消失点，并确认在经过所述消失点的水平线和垂直线上的所述前方图像的各像素亮度值变化，当所述亮度值变化与预设定的隧道亮度的类型相应时，则识别所述当前位置为所述隧道区间。
4.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述隧道识别模块，从所述前方图像确认在所述两个以上的车道线上所述车辆的左侧车道线与右侧车道线相交的消失点，并以所述消失点为基准，设定预定范围的关键区域，确认所述关键区域内的像素的亮度值，并计算出所述关键区域内的像素的平均亮度值，计算所述关键区域内的所述平均亮度值与所述各像素的亮度值之差的绝对值为预设定的临界值以上的像素点个数，当计算的所述像素点个数为预定个数以下时，则识别所述当前位置为所述隧道区间。
5.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述隧道识别模块从所述两个以上的车道线确认所述车辆的左侧车道线与右侧车道线相交的消失点，并且，当以所述消失点为基准的预定范围的关键区域内的像素的平均亮度值为预设定的基准值以下时，则识别所述当前位置为所述隧道区间。
6.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述虚拟车道线模块，在所述隧道区间识别所述两个以上的车道线，或者所述当前位置为非所述隧道区间时，不生成所述虚拟车道线，并且，从识别的所述两个以上的车道线上确认所述车辆的左侧车道线和右侧车道线，并计算所述左侧车道线和所述右侧车道线之间的所述车道宽度并储存。
7.根据权利要求1所述的车道偏离警报系统，其特征在于， 所述隧道识别模块，当识别所述隧道区间时，使用所述至少一个信息，确认所述车辆是否脱离所述隧道区间。
8.—种车道偏离警报方法，其利用车道偏离警报系统，包括如下步骤: 使用选自从汽车导航仪接收的信号及通过摄像头拍摄的前方图像中的至少一种信息，识别车辆的当前位置是否为隧道区间； 当识别所述当前位置为隧道区间时，从所述前方图像确认能否识别两个以上的车道线.当识别小于所述两个且一个以上的车道线时，使用从所述前方图像预先计算的车道宽度，在与识别的所述一个车道线的对应位置生成虚拟车道线； 使用所述两个以上的车道线，或者使用所述一个车道线和所述虚拟车道线，确认所述车辆是否发生车道偏离；以及 当确认偏离所述车道线时，发出警报。
9.根据权利要求8所述的车道偏离警报方法，其特征在于， 识别车辆的当前位置是否为隧道区间的所述步骤还包括: 从汽车导航仪接收全球定位系统(GPS)坐标，与预先储存的隧道的位置信息进行比较，从而确认所述当前位置为所述隧道区间的步骤；或者 从所述汽车导航仪接收示意所述当前位置为所述隧道区间的信息，从而识别所述当前位置为所述隧道区间的步骤。
10.根据权利要求8所述的车道偏离警报方法，其特征在于， 识别车辆的当前位置是否为隧道区间的所述步骤包括:从所述前方图像确认，在所述两个以上的车道线上所述车辆的左侧车道线和右侧车道线相交的消失点的步骤； 从所述前方图像确认，在经过所述消失点的水平线和垂直线上的像素的亮度值变化的步骤；以及 当所述亮度值变化与预设定的隧道亮度类型相应时，则识别所述当前位置为所述隧道区间的步骤。
11.根据权利要求8所述的车道偏离警报方法，其特征在于， 识别车辆的当前位置是否为隧道区间的所述步骤包括: 从所述前方图像以在所述两个以上的车道线上所述车辆的左侧车道线与右侧车道线相交的消失点为基准，设定关键区域的步骤； 确认所述关键区域内的像素的亮度值，并计算所述亮度值的平均值的步骤；以及当所述亮度值的平均值为预设定的基准值以下时，则识别所述当前位置为所述隧道区间的步骤。
12.一种隧道识别模块，其特征在于，包括: 储存部，使用在隧道区间拍摄的图像的亮度值变化，储存设定的隧道亮度类型；以及控制部，从车辆的前方图像确认位于经过所述车辆的左右车道线的消失点的水平线和垂直线上的像素的亮度值变化，当所述亮度值变化相应于所述隧道亮度类型时，确认所述车辆的当前位置可能为所述隧道区间。
13.根据权利要求12所述的隧道识别模块，其特征在于， 所述储存部还储存临界值； 所述控制部以所述消失点为基准，设定预定范围的关键区域，计算所述关键区域内的像素的亮度值及所述关键区域内的像素的平均亮度值， 并且，计算所述关键区域内各像素的亮度值与所述平均亮度值之差的绝对值为所述临界值以上的所述关键区域内的像素点个数，并且，当计算的所述像素点个数为预设定的预定个数以下时，则识别所述当前位置为所述隧道区间。
14.根据权利要求12所述的隧道识别模块，其特征在于， 所述控制部以所述消失点为基准设定预定范围的关键区域，当所述关键区域内的像素的平均亮度值为预 设定的基准值以下时，则识别所述当前位置为所述隧道区间。
【文档编号】B60W30/12GK103465909SQ201210401482
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年10月19日 优先权日:2012年6月5日
【发明者】申昌睦 申请人:现代摩比斯株式会社