實現基于激光雷達檢測車道線系統的方法技術方案

本發明專利技術涉及一種實現基于激光雷達檢測車道線系統的方法，包括控制模塊，控制模塊由圖像處理模塊和中央處理模塊組成，圖像處理模塊的輸入端與車載激光雷達的輸出端相連，圖像處理模塊的數據輸出端與中央處理模塊的數據輸入端相連，圖像處理模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端相連，中央處理模塊的輸入端與測速傳感模塊的輸出端相連，控制模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連。本發明專利技術通過車載激光雷達與圖像處理模塊及中央處理模塊的配合使用，能實現在多種不同光照條件下均可以有效檢測路面的情況，并且能提前預測前方路面的情況，能夠比一般系統更快起到預警作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種基于激光雷達檢測車道線的系統及其實現方法。
技術介紹
隨著汽車工業蓬勃發展，車流量不斷增大，交通事故發生率也隨之增加，駕駛員所承受的壓力也越來越大。過去汽車安全技術更多的是關注在減少汽車事故造成的損失上，比如安全帶，安全氣囊，防抱(鎖)死剎車系統等，這類技術被稱為被動安全技術，并不能起到預防事故發生的作用。隨著電子技術的發展導航儀汽車雷達等技術廣泛應用于汽車行業來輔助駕駛。這類技術不具有緊急時自動控制車輛的能力，而僅僅是將駕駛員容易忽略的信息或者盲點的信息展示給駕駛員，由駕駛員進行判斷并且執行判斷結果。因此在超過駕駛員反應速度的突發狀況發生時，或者駕駛員出現過失時，此類技術無法采取措施防止事故發生。較為理想的汽車輔助駕駛系統，需要具有預警功能，并且在碰撞不可避免時能夠自動采取措施(緊急剎車，釋放安全氣囊等)保護車內人員安全。常見的預警功能包含了車距測量，前車車速測量，障礙物探測，道路路線隔離帶識別，自動保持車距功能等。其中，道路路線，路沿以及隔離帶(以下統稱為車道線)等探測功能在自動輔助駕駛系統可以有效減輕駕駛者負擔。車道線檢測目前大都依靠汽車前置攝像頭拍攝的圖像視頻進行識別。例如一種利用車載單幀圖像進行道路檢測的方法(CN104657710A)以及一種車道線的檢測方法(CN104657727A)。但是這兩種方法有著一定的缺陷，目前汽車常見的道路路線檢測大多基于汽車安裝的前視攝像頭拍攝的視頻，例如一種利用車載單幀圖像進行道路檢測的方法(CN104657710A)以及一種車道線的檢測方法(CN104657727A)。前一種方法中對輸入的單幀圖像進行灰度化以及均值圖像濾波，然后將得到的結果進行OTSU二值化，并且利用Sobel模板進行垂直邊緣檢測，將可能區域進行霍夫變換，校正所得數據，利用三階B曲線擬合出車道線。而后者則是在獲取車道線圖像以后，人工標定車道線寬度，然后建模得到檢測區域，檢測邊緣點對，然后利用最小二乘法進行直線擬合得到車道線。這兩種方法有著一個非常大的缺點便是無法在夜間光照條件不好的情況下有效檢測車道線，另外除了車道線，兩邊路沿以及隔離帶等基于視頻圖像的檢測是比較難的，效果也不算好。而目前雷達技術已經廣泛運用于汽車行業，主要包括超聲波雷達，微波雷達以及激光雷達三種，其中超聲波雷達的有效測距只有幾米，一般用于倒車應用。微波雷達有效測距可達100米，受遇霧天氣影響小，但是發散角太大，精確度不高，一般用于測速測距。測量精度最高的激光雷達由于性能優異測距遠而廣受關注，適用于汽車測速測距以及目標定位。在車載四線激光雷達系統及其電路方法(CN102508255A)中，提供了一種掃描覆蓋面廣有效檢測目標障礙物體的基于非成像激光雷達的四線激光雷達系統。在車載四線激光雷達系統及其電路方法中設計了一種四線激光雷達，可以用于測量車距，車道線以及路沿隔離帶障礙物的檢測。該專利技術主要注重與雷達的設計，而沒有提及具體的檢測方法等，該雷達的精度為10厘米，在測量車距或者車道線等應用上還算可以接受，但是如果考慮到目前系統越來越高度集成的趨勢，這種精度顯然是無法滿足需求的。另外，四線激光雷達是一種非成像雷達，檢測出來的結果缺乏良好的可視化效果，如果只是采用動畫示意的方式，缺乏直觀效果。有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種基于激光雷達檢測車道線的系統及其實現方法，使其更具有產業上的利用價值。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的是提供一種基于激光雷達檢測車道線的系統及其實現方法。基于激光雷達檢測車道線的系統，包括控制模塊，所述控制模塊由圖像處理模塊和中央處理模塊組成，所述圖像處理模塊的輸入端與車載激光雷達的輸出端相連，所述圖像處理模塊的數據輸出端與中央處理模塊的數據輸入端相連，所述圖像處理模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端相連，所述中央處理模塊的輸入端與測速傳感模塊的輸出端相連，所述控制模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連。進一步，所述的車載激光雷達為車載成像激光雷達。進一步，所述顯示模塊為車載顯示屏。進一步，所述預警模塊包括車道線偏離預警模塊、障礙物預警模塊。實現權利要求1基于激光雷達檢測車道線的系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：三維圖像獲取，車載激光雷達通過激光發射反射規律獲取前方所有被發射到的物體表面取樣點的三維圖像；S2：路面信息提取，在S1中獲取的所有物體表面取樣點的三維圖像中，通過圖像處理模塊提取路面上的所有物體表面取樣點的信息，S3：圖像邊緣檢測，通過中央處理模塊，在S2中對路面上的所有物體表面取樣點進行特征提取，得到物體表面取樣點的輪廓，并從中識別出目標；S4：車道線邊緣連接，在對路面上的所有物體特征提取后，再次通過中央處理模塊進行處理，將識別出的目標連接成完整直線或曲線；S5：道路線預測，通過中央處理模塊對特征提取的處理，得到連續的目標直線或曲線，從而預測前方路線的方向；S5′：速度信息提取，對當前正在行駛的車的速度進行實時跟蹤并提取車速信息，包括速度加速度方向轉向等；S6：控制處理，對上述S5和S5′反饋的信息進行處理；S7：預警，在出現車輛偏離或在前方出現障礙物時，在顯示模塊顯示并預警。進一步，所述S1中的三維圖像由三維坐標、反射強度信息組成，所述三維坐標，具有標出物體所在道路上的位置；反射強度信息，具有標出物體反射信號的強弱。進一步，所述取樣點的信息為路面上物體的三維圖像，包括三位坐標以及反射強度信息。進一步，所述圖像處理模塊為采用VeloView軟件可視化處理模塊，并將S2中的路面信息可視化至顯示模塊內，具有標出所在的三維坐標和賦予反射信號強弱不同物體不同顏色。進一步，所述S3中特征提取為物體表面取樣點的輪廓處理，由中央處理模塊中的小波模塊完成處理，其中操作步驟如下：1、路面信息圖像；2、設定小波函數；3、3層小波變換；4、各層小波系數求極值點；5、極值點的梯度值；6、極值點矩陣歸一化；7、3層小波分解的結果合并；8、圖像邊緣。進一步，所述S4中的邊緣連接為目標連接成完整直線或曲線，由中央處理模塊中的霍夫變換實現，步驟包括：1、圖像邊緣；2、霍夫變換；3、霍夫峰值檢測；4、霍夫峰值識別；5、霍夫連接函數；6、連接圖像。進一步，所述S5中的預測前方路線的方向由中央處理模塊中的卡爾曼濾波實現。進一步，所述S7中的偏離預警實現方式，具體為在中央處理模塊中使用TLC模型，根據車輛從當前位置運動到車道線標識線所需的時間大小為準則來進行車道偏離預警，即當該時間小于系統設定的閾值，發出報警信號。借由上述方案，本專利技術至少具有以下優點：本專利技術通過車載激光雷達與圖像處理模塊及中央處理模塊的配合使用，能實現在多種不同光照條件下均可以有效檢測路面情況，并且能提前預測前方路面的情況，能夠比一般系統更快起到預警作用，起到保護駕駛者的安全及乘客的安全，除了預警，還可以在車載顯示器上明確顯示出完整圖像，方便駕駛者直觀的查看，方便駕駛。車載激光雷達可以獲取汽車周圍完整的環境數據，提取的是道路線信息，同樣的比如行人，汽車，建筑物等等都可以進行有效識別，所以本系統的可集成度高，利用率得到提升，并且還能降低成本。上述說明僅是本專利技術技術本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于激光雷達檢測車道線的系統，其特征在于：包括控制模塊，所述控制模塊由圖像處理模塊和中央處理模塊組成，所述圖像處理模塊的輸入端與車載激光雷達的輸出端相連，所述圖像處理模塊的數據輸出端與中央處理模塊的數據輸入端相連，所述圖像處理模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端相連，所述中央處理模塊的輸入端與測速傳感模塊的輸出端相連，所述控制模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連。

【技術特征摘要】
1.基于激光雷達檢測車道線的系統，其特征在于：包括控制模塊，所述控制模塊由圖像處理模塊和中央處理模塊組成，所述圖像處理模塊的輸入端與車載激光雷達的輸出端相連，所述圖像處理模塊的數據輸出端與中央處理模塊的數據輸入端相連，所述圖像處理模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端相連，所述中央處理模塊的輸入端與測速傳感模塊的輸出端相連，所述控制模塊的輸出端與預警模塊的輸入端相連。2.根據權利要求1所述的基于激光雷達檢測車道線的系統，其特征在于：所述的車載激光雷達為車載成像激光雷達。3.根據權利要求1所述的基于激光雷達檢測車道線的系統，其特征在于：所述顯示模塊為車載顯示屏。4.根據權利要求1所述的基于激光雷達檢測車道線的系統，其特征在于：所述預警模塊包括車道線偏離預警模塊、障礙物預警模塊。5.實現權利要求1基于激光雷達檢測車道線的系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：三維圖像獲取，車載激光雷達通過激光發射反射規律獲取前方所有被發射到的物體表面取樣點的三維圖像；S2：路面信息提取，在S1中獲取的所有物體表面取樣點的三維圖像中，通過圖像處理模塊提取路面上的所有物體表面取樣點的信息；S3：圖像邊緣檢測，通過中央處理模塊，在S2中對路面上的所有物體表面取樣點進行特征提取，得到物體表面取樣點的輪廓，并從中識別出目標；S4：車道線邊緣連接，在對路面上的所有物體特征提取后，再次通過中央處理模塊進行處理，將識別出的目標連接成完整直線或曲線；S5：道路線預測，通過中央處理模塊對特征提取的處理，得到連續的目標直線或曲線，從而預測前方路線的方向；S5′：速度信息提取，對當前正在行駛的車的速度進行實時跟蹤并提取車速信息，包括速度加速度方向轉向等；S6：控制處理，對上述S5和S5′反饋的信息進行處理；S7：預警，在出現車輛偏離或在前方出現障礙物時，在顯示模塊顯示并預警。6.根據權利要求5所述的實...

【專利技術屬性】
技術研發人員：童燦，李雙江，宋明，盧玉坤，
申請(專利權)人：百利得汽車主動安全系統蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32