高等级公路上车辆防车道偏离预警方法和系统

1.一种高等级公路上车辆防车道偏离预警方法，其特征在于顺序启动图像信息采集模块 (a)、车道标识线识别与跟踪模块(b)、车辆方向参数估计模块(c)、车辆位置参数估计模 块(d)、车道宽度估计模块(e)和车道偏离警告决策模块(f)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的图像信息采集模块(a)用作获取图像信 息及调节摄像机的控制参数，其采集的图像为本车前方道路场景中的图像。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的图像信息包括图像的灰度值和图像大小。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于所述的摄像机的控制参数为摄像机的快门和增 益。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的车道标识线识别与跟踪模块(b)用图像 处理技术以及模式识别方法，提取图像中的车道标识线。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于所述的车道标识线参数为：左车道标识线 (k_left)、右车道标识线(b_left)、斜率(k_right)和截距(b_right)。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于车辆方向参数估计模块(c)用获得的车道标识 线参数信息，估算出车辆在当前车道中的方向参数θ值，θ值由下式计算：
$\theta =-\mathrm{arctg}[\frac{{(H\_\mathrm{image})}^2\times {\mu }_x}{f\times (H\_\mathrm{image}+2\times y_0)}\times \frac{k\_\mathrm{left}+k\_\mathrm{right}}{2})]\times \frac{180}{\pi }$
式中：H_image和W_image分别为重建图像的高度和宽度；f为镜头焦距；μx为CCD 靶面在宽度方向上的像素尺寸；y0表示在xoy坐标系中，进行逆投影变换时，在原始图像中 重建区域内y坐标的极大值。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的车辆位置参数估计模块(d)用获得的车 道标识线参数信息，以及车辆方向参数信息估算出车辆在当前车道的位置参数x0，其计算模 型为：
$x_0=[(W\_\mathrm{image}-\frac{b\_\mathrm{right}}{k\_\mathrm{right}}-\frac{b\_\mathrm{left}}{k\_\mathrm{left}})\times \frac{h}{2\times \left|y_0\right|}]\times \cos \theta -h\times \sin \theta$
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的车道宽度估计模块(e)用获得的车道标 识线参数信息，以及车辆方向参数信息，估算出车辆在当前车道的宽度值w，其计算模型为：
$w=\frac{h}{\left|y_0\right|}\times |\frac{b\_\mathrm{left}}{k\_\mathrm{left}}-\frac{b\_\mathrm{right}}{k\_\mathrm{right}}|\times \cos \theta$
10.按权利要求1所述的方法，其特征在于所述的车道偏离警告决策模块(f)用获得的 车辆方向信息、车辆位置信息以及车道宽度信息，对当前车辆是否偏离车道进行决策，采用的 决策模型当满足下式时，触发车道偏离预警，偏离方向向右：

当满足下式时，触发车道偏离预警，偏离方向向左：

式中：b为车辆宽度，θ0为事先设定好的一个阈值。xl为设定的报警临界线距y轴的距离， 当为小轿车时，xl的值按照下式选定：
$x_l=\frac{w}{2}-200$
当为货车或大客车时，xl的值按照下式选定：
$x_l=\frac{w}{2}+100$
11.一种高等级公路上车辆防车道偏离预警系统，由机电部分(I)、信息感知和处理部分 (II)和信息处理部分(III)组成，其特征在于机电部分(I)中的逆变电源(5)的输出端 及继电器(7)的一端与信息感知处理部分(II)的智能相机(9)的输出信号接口连接，信 息感知处理部分(II)中的智能相机(9)，信息处理部分(III)嵌于信息感知处理部分(II) 的智能相机(9)的内部芯片中，信息感知处理部分(II)的智能相机(9)经机电部分(I) 的安装支架(8)，固定于车辆驾驶室的前风挡玻璃内。
12.按权利要求11所述的系统，其中的机电部分(I)由报警灯(1)、报警喇叭(2)、车 载电源(3)、电源开关(4)、逆变电源(5)、启动按钮(6)、继电器(7)和安装支架(8) 组成，其特征在于逆变电源(5)的输入端经电源开关(4)与车载电源(3)连接，其输出端 分别与继电器(6)及智能相机(9)连接；继电器(7)的一端与智能相机(9)的输出信号 接口连接，另一端与报警灯(1)和报警喇叭(2)连接；滤光装置(10)置于智能相机(9) 前方；安装支架(8)与智能相机(9)连接，并固定于车辆驾驶室的前风挡玻璃内；启动按 钮(6)置于智能相机(9)上。
13.按权利要求11所述的系统，其特征在于所述的信息感知处理部分(II)的智能相机 (9)为CCD摄像机+图像采集卡+PC机的集成。
14.按权利要求11所述的系统，其特征在于所述的信息处理部分(III)由图像信息采集 模块(a)、车道标识线识别与跟踪模块(b)、车辆方向参数估计模块(c)、车辆位置参数估 计模块(d)、车道宽度估计模块(e)和车道偏离警告决策模块(f)组成，且顺序启动。
15.按权利要求12所述的系统，其特征在于所述的安装支架(8)采用吸盘式结构。

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