CN103057470A - 一种车辆违章压线预先提示装置及其提示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆违章压线预先提示装置及其提示方法，使用两个摄像头来采集自身车辆运行过程中的左前方道路图像或者右前方道路图像，然后将自身车辆左前方道路图像或者自身车辆右前方道路图像传输至微处理器。微处理器利用图像处理程序，通过图像识别得到前方道路中的车道线类型、车道线位置。图像识别得到的车道线，经过形状判断和颜色判断之后即可得到前方车道线的类型。经过几何计算即可计算得到车辆与车道线之间的横向相对距离。当车辆存在压线趋势时，即可对驾驶员发出压线违章提示。该车辆违章压线预先提示装置投资费用少，适合大规模推广使用，其预先提示方法，智能化，自动化，无需人工操作，工作可靠性高。

Description

一种车辆违章压线预先提示装置及其提示方法

技术领域

本发明涉及车辆违章驾驶预先提示领域，尤其涉及一种车辆压线违章预先提示装置及其提示方法。

背景技术

道路交通安全法规规定，车辆在道路上行驶时不得压到双黄实线、单黄实线、白实线等特殊地面标记，但由于驾驶员的一时疏忽或者判断失误，驾驶员经常会出现压线行驶行为，从违规程度而言，大部分压线违章的程度较低，并且驾驶员不是出于主观违章意愿。例如，山区弯道路段的车道通常会采用左右车道线均为实线的方法，但由于驾驶员的不注意经常会导致车辆压到白实线，而这些地方经常会存在交通违规抓怕监控系统，从而导致车辆的压线行为被交管部门所记录，引起驾驶员经济上和心理上的损失。

目前，基于机器视觉技术对车辆的车道偏离行为进行了广泛的研究，但这种偏离技术主要针对驾驶员的驾驶疲劳问题，同时这类系统也不区分车道线的类型，不管是白实线、白色虚线或者是黄实线，只要满足预警条件，这类系统都会对驾驶员发出预警。从工作原理和涉及目的而言，车道偏离系统不能够解决车辆违章压线的问题，因而目前尚没有能够对驾驶员的压线违章行为进行预先提示的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车辆违章压线预先提示装置及其提示方法，该车辆违章压线预先提示装置投资费用少，适合大规模推广使用，其预先提示方法，智能化，自动化，无需人工操作，工作可靠性高。

本发明的基本原理是使用两个摄像头来采集自身车辆运行过程中的左前方道路图像或者右前方道路图像，然后将自身车辆左前方道路图像或者自身车辆右前方道路图像传输至微处理器。微处理器利用图像处理程序，通过图像识别得到前方道路中的车道线类型、车道线位置。由于不同类型的车道线存在形状、颜色上的差异，因此，图像识别得到的车道线，经过形状判断和颜色判断之后即可得到前方车道线的类型。同时，由于摄像头固定于车身上与车身相对位置不变，因此，图像识别得到的不同车道线位置，经过几何计算即可计算得到车辆与车道线之间的横向相对距离。对车辆与车道线之间的相对距离进行估计预测，当车辆存在压线趋势时，如果判断前方车道线类型为白色实线、单黄实线或者双黄实线，即可对驾驶员发出压线违章提示，以达到提醒驾驶员采取操作，避免发生压线违章行为。

为达到上述技术目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种车辆违章压线预先提示装置，包括：

固定于车辆的左后视镜的左侧摄像头、固定于车辆的右后视镜的右侧摄像头、固定于车辆仪表盘上微型LED显示器和一个图像处理器；

左侧摄像头用于采集车辆左侧前方的道路图像；

右侧摄像头用于采集车辆右侧前方的道路图像；

微型LED显示器用于显示驾驶员压线违章的提示信息；

图像处理器，分别通过USB接口电连接两个摄像头的视频线，通过I/O接口电连接微型LED显示器。

所述摄像头采用罗技C525USB2.0摄像头。

所述图像处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2440。

所述微型LED显示器包括左右两条显示线，能单独闪烁左线或者是单独闪烁右线。

一种车辆违章压线预先提示方法，基于上述车辆违章压线预先提示装置，包括以下步骤：

(1)左侧摄像头标定：采集左侧摄像头所采集到的左侧前方道路图像，识别出左侧前方道路图像中的车道线位置，同时利用精度为1cm的卷尺对车辆与左侧车道线的距离进行标定，控制车辆与左侧车道线处于不同位置，多次进行上述标定过程，换算自身车辆与左侧车道线之间的横向相对距离；

(2)右侧摄像头标定，其方法同左侧摄像头标定；

(3)图像采集：自身车辆运行过程中，微处理器实时采集左侧摄像头所采集到的自身车辆左侧前方道路图像和右侧摄像头所采集到的自身车辆右侧前方道路图像；

(4)图像滤波：去除道路图像中的杂点和无用点；

(5)左侧车道线类型判断：对经过图像滤波的左侧道路图像进行识别，利用图像的灰度差异性提取道路图像中的车道线，根据车道线的数量以及车道线之间的距离来判断前方车道线是单线还是双线。利用多行连续判断方法辨识车道线是实线还是虚线，然后利用RGB颜色特性来判断前方车道线是白线还是黄实线；综合上述判断过程，最后识别左侧前方车道线是否属于违章压线所监控的类型，违章压线所监控的类型是白实线，单黄实线或者双黄实线。

(6)右侧车道线类型判断：对经过图像滤波的右侧道路图像进行识别，利用图像的灰度差异性提取道路图像中的车道线，根据车道线的数量以及车道线之间的距离来判断前方车道线是单线还是双线。利用多行连续判断方法辨识车道线是实线还是虚线，然后利用RGB颜色特性来判断前方车道线是白线还是黄实线；综合上述判断过程，最后识别右侧前方车道线是否属于违章压线所监控的类型，违章压线所监控的类型是白实线，单黄实线或者双黄实线。

(7)车辆与左侧车道线相对横向距离计算：微处理器识别得到左侧车道线在左侧前方道路图像中的位置之后，换算自身车辆与左侧车道线的相对横向距离；

(8)车辆与右侧车道线相对横向距离计算；微处理器识别得到右侧车道线在右侧前方道路图像中的位置之后，换算自身车辆与右侧车道线的相对横向距离；

(9)车辆左侧违章压线预先提示：微处理器经过前述步骤，如果识别到左侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为；此时，微处理器控微型LED显示器闪烁左显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为；

(10)车辆右侧违章压线预先提示：微处理器经过前述步骤，如果识别到右侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为；此时，微处理器控微型LED显示器闪烁右显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为。

本发明的车辆违章压线预先提示装置，主要部件采用摄像头和ARM9处理器，投资费用少，设计简单，可靠性高，而且不需要对车辆进行过多改装。本发明的车辆违章压线预先提示方法，基于上述车辆违章压线装置，其车道线的识别和类型判断、自身车辆与车道线距离的计算由ARM9处理器完成，智能化高，对车辆违章压线的预先提示的结果直观、可靠。

附图说明

图1为摄像头的安装及对车辆左前方和右前方的拍摄示意图；

图2为ARM9微处理器的信号输入输出示意图。

图中：1、ARM9处理器；2、左侧摄像头；3、右侧摄像头；4、微型LED显示器；5、左侧USB接口；6、右侧USB接口；7、微型LED显示器I/O接口。

具体实施方式

参考图1、图2，在车辆违章压线预先提示装置中，ARM9处理器1安装在车内仪表盘下方。前方道路图像采集装置中，本实施例采用左侧摄像头2和右侧摄像头3。左侧摄像头2采用螺栓固定在自身车辆的左侧后视镜上，镜头朝向自身车辆前方左侧区域安装。右侧摄像头3采用螺栓固定在自身车辆的右侧后视镜上，镜头朝向自身车辆前方右侧区域安装。微型LED显示器安装于仪表盘左侧驾驶员容易注意到的区域。

本实施例摄像头采用罗技C525USB2.0摄像头，有效像素800万。将左侧摄像头2通过USB数据线连接到ARM9处理器的左侧USB接口5，将右侧摄像头3通过USB数据线连接到ARM9处理器的右侧USB接口6。ARM9处理器1接收自身车辆左前方的道路图像或者右前方的道路图像，通过图像识别得到不同时刻道路图像中的车道线位置，通过车道线形状判断和车道线颜色判断，并估计车辆相对于车道线的运动趋势，通过微型LED显示器I/O接口7控制微型LED显示器向驾驶员提示存在违章压线的风险，促使驾驶员采取措施避免违章压线行为的发生。

为了实现本发明的车辆违章压线预先提示方法，结合上述车辆违章压线预先提示装置为基础，具体步骤如下：

（1）摄像头、ARM9处理器以及微型LED显示器的安装。

首先安装摄像头，并使用两个相同的摄像头，分别安装在左侧后视镜和右侧后视镜上。摄像头采用细螺栓安装在后视镜边缘，水平安装，镜头朝向车辆前方。使用USB连接线分别将左侧摄像头和右侧摄像头与ARM9处理器的左侧USB接口、二连接。

摄像头安装完成之后安装ARM9处理器。ARM处理器安装于仪表盘下方不干扰驾驶员正常操作的地方，通过抗干扰导线与外界进行信号传输。使用双面胶将微型LED显示器粘贴在驾驶员前方的仪表盘上，安装位置需要在驾驶员容易注意到的区域，显示面朝向驾驶员安装。

（2）摄像头标定

以左侧摄像头标定为例：通过左侧摄像头采集自身车辆左侧前方的道路图像，识别出图像中的车道线位置。同时利用精度为1cm的卷尺测量自身车辆与车道线之间的横向距离，对道路图像中的车道线位置和自身车辆与车道线的相对横向距离进行标定，换算自身车辆相对于车道线的横向距离。

具体为：将车辆停在左右均画有车道线的车道内，以车辆左前轮与左侧车道线的距离作为车辆与车道线相对横向距离的参数，利用卷尺测量此参数。然后控制左侧摄像头采集自身道路左前方的图像，对采集到的道路图像进行分析，识别出车道线在图像内的位置。通过改变车辆与车道线的相对距离，多次进行左侧摄像头的标定。

右侧摄像头标定，其方法同左侧摄像头标定。

（3）图像采集与传输

系统启动后，ARM9处理器启动对车辆违章压线的实时监控。ARM9处理器利用USB接口实时采集来自左侧摄像头的自身车辆左前方道路图像和来自右侧摄像头的自身车辆右前方道路图像。

（4）图像滤波：去除图像中的杂点及无用点。

图像预处理的目的是去除左侧摄像头或者右侧摄像头所采集前方道路图像中的干扰及无用信息。道路环境中的光照情况通常较复杂，因而摄像头所采集到的图像中会存在部分干扰点或无用点，具体采用均值滤波算法进行。对于图像中的某一个像素点，计算该点周围4×4范围内像素点灰度值的平均值，用该平均值作为该点的灰度值。

（5）左侧车道线类型判断。

首先进行车道线的识别，对于图像中的特定行，从左到右进行灰度值的判断，但灰度值出现一个上升、保持、下降过程，且灰度上升后的保持过程超过5个像素点时则表示这些像素点属于某一条车道线，记录该车道线的右侧边沿像素的位置。

对识别到的车道线进行判断，识别是否存在两条平行的车道线，并且这两条线之间的距离小于30cm，如果存在，则表示这两条线属于同一组线，这种线属于双线。如果不满足上述条件，则说明该线是属于单线。

从图像的第1行开始，分别判断第20行、第40行、第60行、第80行的车道线识别判断。如果每一行均识别出存在车道线，则表明此车道线为实线，否则此车道线为虚线。

对识别得到的车道线，利用RGB颜色特性辨识车道线的颜色。如果车道线的颜色特性符合白色的特性，则表明该车道线为白线。如果车道线的颜色特性符合黄色的特性，则表明该车道线为黄实线。

经过上述识别判断过程，即可识别出自身车辆左侧前方的车道线类型，并判断该车道线是否属于违章压线所监控的类型，例如白实线，单黄实线或者双黄实线。

（6）右侧车道线类型判断。其方法与左侧车道线类型判断过程相同。

（7）车辆与左侧车道线相对横向距离计算。如果左侧车道线的类型属于违章压线所监控的类型，则进行车辆与左侧车道线的横向距离计算。微处理器通过图像识别技术提取图像中车道线的位置，具体为车道线右侧的边缘像素距离车辆左前轮的距离。利用车道线位置的实际标定结果，换算出车辆与左侧车道线的相对横向距离。

（8）车辆与右侧车道线相对横向距离计算。方法和车辆与左侧车道线相对横向距离计算。

（9）车辆左侧违章压线预先提示。微处理器经过前述步骤，如果识别到左侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为。此时，微处理器控微型LED显示器闪烁左显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为。

（10）车辆右侧违章压线预先提示。微处理器经过前述步骤，如果识别到右侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为。此时，微处理器控微型LED显示器闪烁右显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种车辆违章压线预先提示装置，其特征在于，包括：

固定于车辆的左后视镜的左侧摄像头、固定于车辆的右后视镜的右侧摄像头、固定于车辆仪表盘上微型LED显示器和一个图像处理器；

左侧摄像头用于采集车辆左侧前方的道路图像；

右侧摄像头用于采集车辆右侧前方的道路图像；

微型LED显示器用于显示驾驶员压线违章的提示信息；

图像处理器，分别通过USB接口电连接两个摄像头的视频线，通过I/O接口电连接微型LED显示器。

2.如权利要求1所述车辆违章压线预先提示装置，其特征在于：所述摄像头采用罗技C525USB2.0摄像头。

3.如权利要求1所述车辆违章压线预先提示装置，其特征在于：所述图像处理器为ARM9处理器，具体型号为S3C2440。

4.如权利要求1所述车辆违章压线预先提示装置，其特征在于：所述微型LED显示器包括左右两条显示线，能单独闪烁左线或者是单独闪烁右线。

5.一种车辆违章压线预先提示方法，基于上述车辆违章压线预先提示装置，其特征在于，包括以下步骤：

(1)左侧摄像头标定：采集左侧摄像头所采集到的左侧前方道路图像，识别出左侧前方道路图像中的车道线位置，同时利用精度为1cm的卷尺对车辆与左侧车道线的距离进行标定，控制车辆与左侧车道线处于不同位置，多次进行上述标定过程，换算自身车辆与左侧车道线之间的横向相对距离；

(2)右侧摄像头标定，其方法同左侧摄像头标定；

(3)图像采集：自身车辆运行过程中，微处理器实时采集左侧摄像头所采集到的自身车辆左侧前方道路图像和右侧摄像头所采集到的自身车辆右侧前方道路图像；

(4)图像滤波：去除道路图像中的杂点和无用点；

(5)左侧车道线类型判断：对经过图像滤波的左侧道路图像进行识别，利用图像的灰度差异性提取道路图像中的车道线，根据车道线的数量以及车道线之间的距离来判断前方车道线是单线还是双线。利用多行连续判断方法辨识车道线是实线还是虚线，然后利用RGB颜色特性来判断前方车道线是白线还是黄实线；综合上述判断过程，最后识别左侧前方车道线是否属于违章压线所监控的类型，违章压线所监控的类型是白实线，单黄实线或者双黄实线。

(6)右侧车道线类型判断：对经过图像滤波的右侧道路图像进行识别，利用图像的灰度差异性提取道路图像中的车道线，根据车道线的数量以及车道线之间的距离来判断前方车道线是单线还是双线。利用多行连续判断方法辨识车道线是实线还是虚线，然后利用RGB颜色特性来判断前方车道线是白线还是黄实线；综合上述判断过程，最后识别右侧前方车道线是否属于违章压线所监控的类型，违章压线所监控的类型是白实线，单黄实线或者双黄实线。

(7)车辆与左侧车道线相对横向距离计算：微处理器识别得到左侧车道线在左侧前方道路图像中的位置之后，换算自身车辆与左侧车道线的相对横向距离；

(8)车辆与右侧车道线相对横向距离计算；微处理器识别得到右侧车道线在右侧前方道路图像中的位置之后，换算自身车辆与右侧车道线的相对横向距离；

(9)车辆左侧违章压线预先提示：微处理器经过前述步骤，如果识别到左侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为；此时，微处理器控微型LED显示器闪烁左显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为；

(10)车辆右侧违章压线预先提示：微处理器经过前述步骤，如果识别到右侧前方车道线类型为白实线、黄实线或者双黄实线，并且车辆与车道线的横向距离小于8cm，且横向距离持续减少趋势超过2秒钟时判断为车辆即将压线，从而会引起压线违章行为；此时，微处理器控微型LED显示器闪烁右显示线，提醒驾驶员采取操作避免压线而产生违章行为。

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