一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法
阅读：808发布：2023-03-14
专利汇可以提供一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 实施例 公开了一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法，系统利用 近红外 光源 配合滤光片照射车道，由于近红外光为非可见光，可在夜间使用，不仅不影响路面车辆行人 视野 且能够起到照射车道的作用，由图像 传感器 采集车道图像信息，由 图像处理 装置根据预设车道特征参数得到车道线信息，并将车辆当前 位置 信息与计算得出的车道线信息比对，判断是否发生行车偏离车道的情况，并在偏离车道时发出警报。本发明克服了 现有技术 中不能防止在光线不足、尤其是在夜间时段驾驶者出现疲劳或视 力 模糊时所出现的偏离正确行车车道的情况，且实现了全天候地记录行车状况的目的，可根据存储的图像信息还原事故发生的经过，有利于判断事故发生原因。，下面是一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种车道偏离预警及行驶记录系统，其特征在于，包括：近红外光源、滤光片、摄像装置、图像传感器、电控处理单元、图像处理装置、图像存储装置和支撑机构，其中：
所述近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置将摄制的车道图像信息经所述图像传感器传输至图像处理装置和所述电控处理单元，并通过所述图像处理装置存储至所述图像存储装置，其中，在将所述车道图像信息发送至所述电控处理单元前，还包括所述图像处理装置将所述车道图像信息进行图像去噪和/或伽马校正后，发送至所述电控处理单元，并存储至所述图像存储装置；
所述图像处理装置根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息并发送，其中，所述预设车道特征参数包括车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息；
所述电控处理单元比对车辆当前位置信息和接收的所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报；
所述支撑机构分别与所述摄像装置与车辆的挡风玻璃连接，以便将所述摄像装置固定在所述挡风玻璃上。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述图像处理装置具体为DSP处理器，所述摄像装置具体为CMOS成像元件，所述图像存储装置具体为SD卡。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：显示图像去噪和/或伽马校正得到的清晰车道图像信息的液晶显示器。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电控处理单元包括：
信号收发单元、单片机、存储单元和信息处理执行单元，其中：
所述信号收发单元采集车辆行车信息输入至单片机，所述车辆行车信息包括所述车辆当前位置信息和所述车道线信息；
所述单片机将所述行车信息处理得到处理结果后，由所述信息处理执行单元执行处理结果；
所述存储单元用于存储所述系统的功能配置信息和行车信息处理指令。
5.一种利用权利要求1所述系统的车道偏离预警及行驶记录的方法，其特征在于，包括：
图像处理装置接收由近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置
摄制得到的车道图像信息，其中，所述摄像装置通过支撑机构连接在挡风玻璃上；
图像存储装置存储所述图像处理装置输出的车道图像信息；
所述图像处理装置根据车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息；
电控处理单元比对车辆当前位置信息和所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息具体为：根据车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息对所述车道图像信息进行霍夫变换定位车道线，得到车道线信息。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括：在车道线被遮挡时，通过卡尔曼滤波处理及均值漂移处理所述车道图像信息以预测车道线。
一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及车辆控制技术领域，更具体地说，涉及一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法。
背景技术
[0002] 目前，汽车作为人们出行的一种主要交通工具，以其快捷方便、自主性强、时尚的优点，受到越来越多消费者的青睐。在人们出行的过程中，免不了要在夜晚行车，由于夜晚外界光线不足及能见度较低，对人们行车的安全造成隐患。
[0003] 现有技术中，红外视频夜视系统通过安装在前大灯组中的红外线灯将路面照亮，在汽车后视镜的前端安装摄像机，用以拍摄夜间路面状况，再将拍摄的路面图像传输至仪表盘内的显示屏上，驾驶员通过旋转式车灯开关来激活所述红外视频夜视系统的夜视功能，以减少由于光线不足及能见度较低造成的路面状况不清造成的行车事故。
[0004] 然而，现有技术至少存在如下缺点，虽然所述红外视频夜视系统可实现在光线不足或能见度较低时照亮路面的目的，但不能防止在光线不足、驾驶者出现疲劳或视力模糊的情况下出现的偏离正确行车车道情况，该种情况将影响上行线或下行线其他车辆的行驶而造成不必要的交通事故；另外，现有技术中的路面拍摄功能只能进行实时的路面图像传输及存储，但在光线不足，尤其是夜间发生意外事故或突发状况时，不能还原事故经过，从而对事故的双方针对事故或突发状况的责任认定带来困难。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明提供一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法，以实现在光线不足、尤其是夜间驾驶者出现疲劳或视力模糊而出现的偏离正确行车车道时发出警报的目的，且能够进行全天候地记录行车事故过程，还原事故发生的经过，有利于判断事故发生原因。
[0007] 所述近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置将摄制的车道图像信息经传感器传输至图像处理装置和所述电控处理单元，并存储至所述图像存储装置；
[0008] 所述图像处理装置根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息并发送；
[0009] 所述电控处理单元比对车辆当前位置信息和接收的所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报。
[0010] 本实施方式利用近红外光源配合滤光片照射车道，由于近红外光为非可见光，可在夜间使用，不仅不影响路面车辆行人视野且能够起到照射车道的作用，本实施方式由图像传感器采集车道图像信息，由图像处理装置根据预设车道特征参数得到车道线信息，并将车辆当前位置信息与计算得出的车道线信息比对，判断是否发生行车偏离车道的情况，并在偏离车道时发出警报。该实施方式由于利用了可在夜晚照明的近红外光源照射行车车道，更为重要的是：该实施方式能在行车偏离车道时发出警报，克服了现有技术中不能防止在光线不足、尤其是夜间时段驾驶者出现疲劳或视力模糊时所出现的偏离正确行车车道的情况，且本实施方式实现了夜间时段也可进行记录行车状况的目的，在发生事故时，可根据存储的图像信息还原事故发生的经过，有利于判断事故发生原因。
[0012] 图像预处理的是为了所述车道图像信息更加清晰，便于观看和处理。
[0014] 该支撑机构的设置作用在于将所述摄像装置固定于所述挡风玻璃上，便于拍摄车道图像。
[0015] 优选地，所述图像处理装置具体为DSP处理器，所述摄像装置具体为CMOS成像元件，所述图像存储装置具体为SD卡。
[0017] 所述CMOS成像元件具有价格便宜、功耗低，对红外光谱敏感等优点，适合在车辆上使用；
[0018] 所述SD卡是体积小，存储量大的存储介质，适合于与DSP配合使用。
[0020] 将所述经图像去噪和/或伽马校正后得到的车道图像预处理结果显示出来有利于车辆驾驶者观看行车的路面状况，并作出相应的反应，避免由于前方视野不清或光线较暗时发生的事故。
[0021] 优选地，所述电控处理单元包括：
[0022] 所述电控处理单元包括：
[0024] 所述信号收发单元采集车辆行车信息输入至单片机，所述车辆行车信息包括车辆当前位置信息和所述车道线信息；
[0025] 所述单片机将所述行车信息处理得到处理结果后，由所述信息处理执行单元执行处理结果；
[0026] 所述存储单元用于存储所述系统的功能配置信息和行车信息处理指令。
[0027] 所述电控处理单元完成搜集行车信息并处理车道图像信息及车道线信息，以及针对处理结果进行的警报等动作，是本系统的核心调控单元。
[0028] 一种车道偏离预警及行驶记录的方法，包括：
[0029] 接收并存储由近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置摄制得到的车道图像信息；
[0030] 根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息；
[0031] 比对车辆当前位置信息和所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报。
[0032] 优选地，所述方法还包括：将所述车道图像信息进行图像去噪和伽马校正得到清晰车道图像信息。
[0033] 优选地，所述根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息具体为：根据车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息对所述车道图像信息进行霍夫变换定位车道线，得到车道线信息。
[0034] 所述预设车道特征参数并不局限于上述列举类型。
[0035] 优选地，所述方法还包括：在车道线被遮挡时，通过卡尔曼滤波处理及均值漂移处理所述车道图像信息以预测车道线。
[0036] 使用卡尔曼滤波能够在车道被遮挡时被准确预测，不至造成车道线信息丢失。
[0037] 从上述的技术方案可以看出，本发明实施例利用近红外光源配合滤光片照射车道，由图像传感器采集车道图像信息，由图像处理装置根据预设车道特征参数得到车道线信息，并将车辆当前位置信息与计算得出的车道线信息比对，判断是否发生行车偏离车道的情况，并在偏离车道时发出警报。由于近红外光为非可见光，可在夜间使用且有非常理想的照射射程，不仅不影响路面车辆行人视野且能够起到照射车道的作用，更为重要的是：该实施方式能提供全天候的在行车偏离车道时发出警报的功能，克服了现有技术中不能防止在光线不足、尤其是夜间时段驾驶者出现疲劳或视力模糊时所出现的偏离正确行车车道的情况，且本实施方式实现了夜间记录行车状况的目的，在该时段发生事故时，可根据存储的车道图像信息还原事故发生的经过，有利于事故的双方针对事故或突发状况的进行责任认定。本发明公开的车道偏离预警及行驶记录系统和对应的方法，所述系统结构简洁、设计合理，成本低廉。附图说明
[0038] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0039] 图1为本发明实施例公开的一种车道偏离预警及行驶记录系统结构示意图；
[0040] 图2为本发明又一实施例公开的一种车道偏离预警及行驶记录系统结构示意图；
[0041] 图3a为本发明实施例公开的一种车道偏离预警及行驶记录方法流程图；
[0042] 图3b为本发明实施例公开的一种根据预设车特征参数及车道图像信息识别车道线的方法流程图；
[0043] 图4为本发明实施例公开的一种车道偏离预警及行驶记录方法流程图。
具体实施方式
[0044] 为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词、简写或缩写总结如下：
[0045] LDW：LANE DEPARTURE WARNING，车道偏离报警；
[0046] EEPROM：Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器；
[0048] HOUGH变换：霍夫变换于1962年由Paul Hough提出，它所实现的是一种从图像空间到参数空间的映射关系；
[0049] KALMAN滤波：卡尔曼滤波；
[0050] CMOS摄像机：一种低感光的摄像机；
[0052] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053] 本发明实施例公开了一种车道偏离预警及行驶记录系统和方法，以实现在光线不足、驾驶者出现疲劳或视力模糊而出现的偏离正确行车车道时发出警报的目的，且能够记录行车事故过程，还原事故发生的经过，有利于判断事故发生原因。
[0054] 图1示出了车道偏离预警及行驶记录装置结构，包括：如图所示：近红外光源101、滤光片102、摄像装置103、图像传感器104、电控处理单元105、图像处理装置106和图像存储装置107，其中：
[0055] 所述近红外光源101透过滤光片102照射车道，由所述摄像装置103将摄制的车道图像信息经所述图像传感器104传输至图像处理装置106和所述电控处理单元105，并存储至所述图像存储装置107；
[0056] 所述图像处理装置106根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息并发送；
[0057] 所述电控处理单元105比对车辆当前位置信息和接收的所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报。
[0058] 所述近红外光为非可见光，其光照射程为：约200米，在夜晚不仅能够起到照射路面车道而令图像传感器所识别，且由于其非可见光，不会由于影响路面行人或驾驶者的视野而发生事故。
[0059] 所述预设车道特征参数包括：车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息对所述车道图像信息进行霍夫变换定位车道线，得到车道线信息。
[0060] 该车道线信息与车辆当前位置信息进行比对后即可判断车辆在行驶时是否发生车道偏离，所述电控处理单元根据判断结果进行相应的警报，提醒驾驶者注意并改正行车车道，从而避免妨碍其他车辆通行及事故的发生。
[0061] 需要说明的是：所述预设车道特征参数并不局限于上述列举类型。
[0062] 在将所述车道图像信息发送至所述电控处理单元105前，还包括所述图像处理装置106将所述车道图像信息进行图像去噪和/或伽马校正得到清晰车道图像信息后，发送至电控处理单元105，并存储至所述图像存储装置107。所述图像去噪和/或伽马校正是图像预处理，目的在于使所述车道图像信息更加清晰，便于观看和处理。
[0063] 所述图像处理装置具体为DSP处理器，所述摄像装置具体为CMOS成像元件，所述图像存储装置具体为SD卡。
[0064] 所述DSP处理器，具有强大数据处理能力和高运行速度两大特点，适合于在行车时处理大量的车道图像信息；
[0065] 所述CMOS成像元件具有价格便宜、功耗低，对红外光谱敏感等优点，适合在车辆上使用；
[0066] 所述SD卡是体积小，存储量大的存储介质，适合于与DSP配合使用。
[0067] 需要特别指出的是，上述列举实施方式是本发明中优选的装置和元件，实际应用中并不局限于上述列举方式，其他形式不再在此赘述。
[0068] 本实施例利用近红外光源配合滤光片照射车道，由图像传感器采集车道图像信息，由图像处理装置根据预设车道特征参数得到车道线信息，并将车辆当前位置信息与计算得出的车道线信息比对，判断是否发生行车偏离车道的情况，并在偏离车道时发出警报。且本实施方式实现了全天候记录行车状况的目的，在夜间时段发生事故时，可根据存储的车道图像信息还原事故发生的经过，有利于事故的双方针对事故或突发状况的进行责任认定。
[0069] 图2示出了又一种车道偏离预警及行驶记录系统结构，如图所示，包括：近红外光源201、滤光片202、摄像装置203、图像传感器204、电控处理单元205、图像处理装置206和图像存储装置207，其中：
[0070] 所述近红外光源201透过滤光片202照射车道，由所述摄像装置203将摄制的车道图像信息经所述图像传感器204传输至图像处理装置206和所述电控处理单元205，并存储至所述图像存储装置207；
[0071] 所述图像处理装置206根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息并发送；
[0072] 所述电控处理单元205比对车辆当前位置信息和接收的所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报；
[0073] 图中还示出了：支撑机构208，分别与所述摄像装置203与车辆的挡风玻璃连接。
[0074] 该支撑机构的设置作用在于将所述摄像装置固定于所述挡风玻璃上，便于拍摄车道图像。
[0075] 显示图像去噪和/或伽马校正得到的清晰车道图像信息的液晶显示器209。
[0076] 将所述经图像去噪和/或伽马校正后的车道图像预处理结果显示出来有利于车辆驾驶者观看行车的路面状况，并作出相应的反应，避免由于前方视野不清或光线较暗时发生的事故。
[0077] 所述电控处理单元205包括：
[0078] 信号收发单元2051、单片机2052、存储单元2053和信息处理执行单元2054，其中：
[0079] 所述信号收发单元2051采集车辆行车信息输入至单片机2052，所述车辆行车信息包括车辆当前位置信息和所述车道线信息；
[0080] 所述车辆行车信息还包括：车辆开关信号、点火/档位信号、车速信号、环境光强信号等，此处不再一一列举。
[0081] 所述单片机2052将所述行车信息处理得到处理结果后，由所述信息处理执行单元2054执行处理结果；
[0082] 所述存储单元2053用于存储所述系统的功能配置信息和行车信息处理指令，在本实施例中，所述存储单元具体为EEPROM。
[0083] 所述电控处理单元205完成搜集行车信息并处理车道图像信息及车道线信息，以及针对处理结果进行的警报等动作，是本系统的核心调控单元。
[0084] 图3a示出了一种车道偏离预警及行驶记录方法，包括：
[0085] 步骤301：接收并存储由近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置摄制得到的车道图像信息；
[0086] 步骤302：根据预设车道特征参数并结合所述车道图像信息识别车道线，得到车道线信息；
[0087] 步骤303：比对车辆当前位置信息和接收的所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报。
[0088] 所述方法与本发明系统对应，实现了全天候车道图像信息的采集，并在光线不足、驾驶者出现疲劳或视力模糊而出现的偏离正确行车车道时发出警报的目的，本方法能够记录行车事故过程，还原事故发生的经过，有利于判断事故发生的原因。
[0089] 图3b示出了一种根据预设车特征参数及车道图像信息识别车道线的方法，包括：
[0091] 步骤30221：提取所述车道图像边缘；
[0092] 步骤30222：经霍夫变换且满足车道走势角度的直线进行二值化；
[0093] 步骤3023：将所述车道图像经霍夫变换得到直线；
[0094] 步骤3024：判断所述直线是否满足该车道走势角度，若满足，则进行步骤3025，否则丢弃该直线；
[0095] 步骤3025：判断经过二值化的该直线的区域是否为高亮粗线条，若为高亮粗线条则进行步骤3026，否则丢弃该直线。
[0096] 步骤3026：定位车道线；
[0097] 步骤3027：进行卡尔曼滤波预测下一帧车道线位置。
[0098] 由上述步骤可知：预设车道特征参数包括：车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息对所述车道图像信息进行霍夫变换定位车道线，得到车道线信息。
[0099] 该车道线信息与接收到的车道图像信息进行比对后即可判断车辆在行驶时是否发生车道偏离，并在发生车道偏离时根据判断结果进行相应的警报，提醒驾驶者注意并改正行车车道，从而避免妨碍其他车辆通行及事故的发生。
[0100] 图4示出了另一种车道偏离预警及行驶记录方法，包括：
[0101] 步骤401：接收由近红外光源透过滤光片照射车道，由所述摄像装置摄制得到的车道图像信息；
[0102] 步骤402：将所述车道图像信息进行图像去噪和伽马校正得到清晰车道图像信息，将所述清晰车道图像信息存储；
[0103] 步骤403：根据车道边缘信息、车道走势角度信息或车道线图像信息对所述车道图像信息进行霍夫变换定位车道线，得到车道线信息。
[0104] 步骤404：比对车辆当前位置信息和所述车道线信息，在判定发生行车偏离车道线时，发出偏离警报；
[0105] 需要特别指出的是：
[0106] 所述方法还包括：在车道线被遮挡时，通过卡尔曼滤波处理及均值漂移处理所述车道图像信息以预测车道线。使用卡尔曼滤波能够在车道被遮挡时被准确预测，不至造成车道线信息丢失。
[0107] 综上所述：
[0108] 本发明的实施例利用近红外光源配合滤光片照射车道，由图像传感器采集车道图像信息，由图像处理装置根据预设车道特征参数得到车道线信息，并将车辆当前位置信息与计算得出的车道线信息比对，判断是否发生行车偏离车道的情况，并在偏离车道时发出警报。由于近红外光为非可见光，可在夜间使用且有非常理想的照射射程，不仅不影响路面车辆行人视野且能够起到照射车道，被图像传感器所感应接收车道图像信号的作用，更为重要的是：该实施方式能提供全天候的在行车偏离车道时发出警报的功能，克服了现有技术中不能防止在光线不足、尤其是夜间时段驾驶者出现疲劳或视力模糊时所出现的偏离正确行车车道的情况，且本实施方式实现了全天候的记录行车状况的目的，在夜间发生事故时，可根据存储的车道图像信息还原事故发生的经过，有利于事故的双方针对事故或突发状况的进行责任认定。本发明公开的车道偏离预警及行驶记录系统和对应的方法，所述系统结构简洁、设计合理，成本低廉。
[0109] 本实施方式实现了记录行车状况的目的，在发生事故时，可根据存储的车道图像信息还原事故发生的经过，有利于事故的双方针对事故或突发状况的进行责任认定。且所述系统结构简洁、设计合理，成本低廉。
[0110] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0111] 本领域技术人员可以理解，可以使用许多不同的工艺和技术中的任意一种来表示信息、消息和信号。例如，上述说明中提到过的消息、信息都可以表示为电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或以上任意组合。
[0112] 专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
[0113] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0114] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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