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1、汽 车 工 各2006年 (第 28卷第 5期 Autanotive Engineering 2006(Vol 28)No 5 2006096车道识别过程中搜索车道线的方法毕膝冰, 管二条大学, 汽车动态模拟国家恒点 摘要1 提出了一种在 ROI mgion of ntemesb即感兴趣区域中建立搜索窗口的车道识别第法, 使其能够很好地处理非理想路况的各种不确定因素, 并建立实时动态搜索窗口, 除了能精确地追踪车道标志线之外, 还能应用于宁路路况。运用 IMedSquare曲线拟合算法提高了车道拟合过程的稳健性和精确性，由于 ROI的建立 R别过程的计算量大大降低, 适应实时性要求。关键词:
2、车道偏离预警系统, 车道识别, 搜索 口, IMedSquare曲线拟合AMethod ofMark Line Searching ip Lane Detection ProcessBiYanbing Guan Xi& Zhan JunSuieKey 1abommimy orditmobibDymamiSinabtor Ji Uniosis Clangaiam 130022Abstracf A lne detection aleorihm isbrought 多wart which set secarching windows in region of interest(ROD，The alg
3、oritm canrbeter dealyih 和he ungeraing factorofrnad_surtce and estibliqh real tme dynamicSearching windovs Besiaes 如中让 je站 Jog da 证 1 避 也 applied to curved mad conditions The application ofieastmedian Square Timeisj ore fiting agorihn impmves he mbusmess and accumacyofmatk line fittng Wi he intoducti
4、on ofROT the cmputing efiprtin searching pmocess can be reduced greatk someeting he real timne requinmentsKeywords Lane departrewarning systm，Lane detection Searchig windows LM edS curve fittng态感知模块接收道路集合特征和车辆的动态参数，1 前言 然后由车道偏离评估算法对车道偏离的可能性进行评估, 必要的时候通过显示界面向驾驶员报警. 德商带公路上年部会发生多起由于各员分区 。 国的 VadeRs关能征系
5、统,美国的 Navtb杀能特 因所引起的交通事故(, 车道售 。 系统4和意大利的 ARGO 系统! 都采用了计算机亢姨其主要原因。车者信高的定义是将车辆简化为 。 视觉技术识别高速公路车道标志线的方法, 实现和四个角点的和形, 任何一个角点接触或是超过了车 i。辆正在行驶的道路的车道线, 就认为车辆目前正处 车道偏离预和算法中比较重要的部分是根据采于车道偏离状态。对此各个汽车企业,研究所展开 集到的图像信息, 通过边线 点而拟合出车首了广泛的研究, 国外的汽车企业已经开发出许多安 。 线。但是在此过程中由于图像上的噪声, 车道线因全产品。车道偏离巴革系统就是这些安全产品的主 磨损而导致的清晰
6、度降低等问题往往使得最终不能训 车ii 之前给了预警。 够得到准确的结果, 如何快速简清 地探测出车道线基于视觉的车道偏离预警系统, 可以划分 ”就成为需要首先解决的问题。 感兴趣区道路和车辆状态感知柄块,车道信高评价。 城 (ROT mgbn ofitems中建立搜索窗口的方法,显示界面。系统运行的基本过程是: 状 使得计算量大大减少, 并对车道线识别过程中出现 “国家自然科学基金资助项目 (59775027)、高等学校骨干教师计划资助项目 (GG - 580 10183 - 1995 )资助.原稿收到日期为 2005年 4月 21日, 修改稿收到日期为 2005年 9月 14日-440.汽
7、 车 工 程2006年 (第 28卷 第 5期 的噪声影响、弯路的识别等问题提出了解决方案。针对传统最小二乘曲线拟合受噪声影响较大的缺点,采用 IMedSquare曲线拟合算法, 使车道识别的稳健性和识别精度都得到了大大提高.2 ，ROI中建立搜索窗口算法在车前方图像中 (图 1)设立 2个 ROI(图 2)图中把 ROI分为 RROI和 EROTI 在确定 ROI的宽度时, 以车道线的宽度为基准设置,即4式中 w为 RO 在第 桨扫描线的宽度! % 为图像坐标系下第 /条扫描线上车道标志线的宽度;为设定的常数, 它表示 ROI宽度与标志线宽度的关系.* 由世界华标系下车道标志线宽度经过透视变
8、换得到。 假设车体坐标系下车道标志线块状结构宽度为光 则二者的变换关系可以表示为着一严(vy 大式中 亚表示标志线宽度从车体坐标系到图像坐标系的透视变换关系, 在图像坐标系下， 0的基本规律是下宽上窒, 以适应道路的方向 在 ROI中建立 的03 IMedSquarme曲线拟合基本原理IMedSquare是一种随机采样算法, 其核心思想是对含有少量数据的不同子:重复进行相同的操作, 直到如图 4所示, 算法随机从数点中挑出数据形成 3个子线的距离, 并以距离平方的值代表所有数据点到各条拟合 图4 IMedsquam曲线的距离大小。 选择其中最 的几何解释 变换。每部分拥有各自的边线参数,各部分
9、所获得的像素都仅能够为该部分组成直线所使用。RO 的位置首先根据车辆位置确定, 当搜索到车道线, 确定搜索窗口位置之后由搜索窗口的位置确定。ROI的中心位置为第 3个搜索窗口的中心位置，一旦在ROI中搜索到车道线, 就在车道线位置建立搜索窗口, 下一次只需要对搜索窗口的图像信息进行实时处理，当车道线的位置改变时, 通过下式对搜索窗口进行调整ef二1) 二了(人二(1 -Be人式中 e( 为搜索窗口的中心位置, P( 1)为搜索到的标志线的水平位置, B为系数，调节 B值可以适合弯路较大的路况。如果搜索窗口搜索到的车道标志的位置距离其它车道标志超过一定阔值, 则将该车道标志视为噪声点! 如果一侧
10、或两侧的搜索窗口没有搜索到车道标志线, EROI的搜索区域向左延介至图像边界, R_ROI向右延伸至图像边界, 然后对这两个区域进行图像识别处理。对于搜索窗口所搜索到的车道线边缘点, 为了减少阴影等噪声的影响, 设立一个常数说值, 低于该人ds 对于 ROI中的边缘特a交曲线拟合技术将其拟合成为 机到择一个最信子代如下离沾于一定的值,将该点纳入最信子集, 图 4中用国图出的点是被排除的数据，考察完所有数据点后, 对最佳数据子集的数据进行最小二乘拟合, 获得最终拟合结果, 如图 4中曲线 也理想情况下, 每个数据子集都应该加以考虑.由于实时性要求,只能使用尽可能多的数据子集,使得拟合结果达到尽可
11、能高的可信度 万(如 末一0.95)。采用如下公趟计算达到该可信度所需要的最小的数据子集数。-四-0O- se式中mm,为要使用的最小子集数目，。 为咒声点比例,即在给定数据点集中噪声点的比例; s为数据子 2006(Vol 28)No 5 #车道识别过程中搜索车道线的方法 441 集包含的数据点数-含有 个数据的点集, 设曲线参数向量 sy 含有7个参数。对于 mm, 个数据子集中的每个子集都可以获得一个参数向量的初始解, 数据子集通过随机选择数据点的方 对每个子集重复以下过程: ( 1)初始化参数向量 3 (2)计算每个点对于给定参数 避的袖余度 ds (3得找袍余度平方 中 的中值由 即
12、四/最佳数据子集的选择通过最小中值过程和一个噪声点 完成。根据以上过程每个子集对应有一个中值完余度平方mp 其中最小值 M, 为抽1 一县可0抑余度标准差的初始估计可以表示为oo 一 14sad 54和| 人下一如利用该标准 每个数据点赋予一个权系数, 权系数由下式 其则标准差的最终估计表好 四 原始图像”哇够保证玲确低 四 边缘点搜索结果倍 (比如太一1.96) ce 的数据点视为噪声点。排除噪声点之后, 剩余数据构成的子集即最佳子集, 使用最小二乘原理进行曲线拟合即可以得到边缘曲线。 4 试验结果应用在 ROI中建立搜索窗口的算法通过 VisualC十+实现了对复杂路况下车道线的识别。当搜
13、索窗口的位置被初始化以后, 对 ROI内的图像进行识别, 识别过程大致可分为灰度转换,滤波、图像锐化、边缘点搜索 ,拟合中线 5个步骤。首先从彩色图像中提取有用的颜色通道如 R.G.HSV的耳通道等形成灰度图像, 其次滤波、进行Canny边缘锐化, 然后进行阔值化分割得到二值道路图像。二值化后像素值 0表示非边缘点,255表在二值图像中运用搜索窗口进行车道标搜索, 最后进行车道线拟合。图 5为文中算法的试验结果。从图中可以看出, 该算法能够比较准确地对路边线进行识别, 并能够准确地拟合出车道标 。由于主要对 ROI内的辽缘点进行计 仅能够减少计算量, 而且用 IMedSquam曲线拟合算法 克
14、服了噪声的 名路边折报合图 5 实验结果计算路边线 了行过程中可以控 1.25m 左右, 大部分时间在1.25am之内。 初始化时的误差相对大一些, 但随着系统运行, 相应的水平误差 小. 任取 3次从初始到随后的 40帧的水平误差的值, 每帧左右各取后取均值, 得出水平如图 6所示。从图中可以看出水制在一个合理的范围内。表 1显示了文中算#统算法性能上的比较。由于文中算法计算量大大减少, 实际操作中可以达到至少 2帧 k的速度。对于 240X 256个像素的车道图像, 在奔腾 4处理器、256GMB 内存的条件下整个算法的计算时间少于50ms 能够满足实时性要求。中 0625-33-487|
15、 水平搞移衣站om 620 25 5栅数图 6 水平篇移误羞曲线2006年 (第 28卷 第 5期 -442- 汽 车 工 程表 1 文中算法与传统算法性能比较运行时间 / 在车道线水 右车道线水图像 0 平误姜 /om 平误差 om文中 传统 文中 | 传统 | 文中 | 传统曾呈| 3 | ax al sr | 47到你3| 3 | Taxtn| | 5 | ee图像3 | 31 |123x0| 022 | 465 | 0.33 | 45图像4 | 4 | 2.4XI1| 0.26 | 3.32 | 0.21 | 4.055 结论提出车道偏离预警系统的车道线识别及拟合算法, 该算法在所要探
16、测的前方区域内设立两个 ROT并在 ROI内建立动态搜索窗口, 通过获得的外界信息不断调整搜索窗口的位置, 能准确地获得车道线的信息, 保证了车道标志线的拟合结果的准确性。应用 IMedSquam算法进行车道标志线的拟合克服了噪声的影响, 拟合结果更稳健, 精度更商，由于ROI和搜索窗口的设立, 计算量大大降低, 确保了实时性, 更适合于实际应用。二和全于3引1十鱼参考文献SaoK KubouY AmanoY DevehpmentafsteerngAsstsysam (STAR) Br te Lane Deparu WamineC1，Pme of he和Word Comgs on nielle
17、mntTensporlSysms Bosmn Ts1 1998BoggiA bera DiamannsE D Applicatins ofCanpuerViin和 InteliesntVehicks 和。 inase and Visin Computing 20008 365 -366BmegiAbero nllgentVehicke Appliatans Wortkvief 了- nelleentSysms 2000(1)。 78 -8LDidmannsED MyslwetzB D Recursine 3.d Road and Retiego sa Recagnitn | 用， IEEE T
18、ransetions on Pattem AnabsisandMachine ntlieence 1993 14 199 -213Thome Charbs TovalAutnanousDrig aeCMUNaall卫.IEEE Exper sysem 1991(4)，31-匀BameeiAbeno TheAupnonousVehicesVisin andCantolsysms miematinal Joumalef nellemtContnland Systms1999 3 14); 409 一4(上接第 429页 ) jinmchrautou COfTi5 结束语通过对电动汽车的电磁辐射骚扰
19、测量技术的研究与实践, 确定的测量方法以及实测的测量结果令人满意, 利用现有的测量仪器设备实现了频段为9MHz30MH z的辐射又扰测量, 自此实现了电动车辆的电磁骚扰低频段和高频段的全项测量, 此成果已被应用于国家 863项目的电动汽车的电磁辐射骚扰测量.上加T3和参考文献GB14023一2000千辆,机动春和由火花点火发动机驱动的装置的无线电强扰特性的限值和测量方法 S|，2000小紧， 机电一体化系统的电磁若容技术 M1. 北京,中国电力出版社，1999GB 718387- 2001电动车辆电磁场入射强度的艰值和测量方法, 宽带, 9hHz30MH本S 2001SAE 15516 Per
20、bmanee Levek andMethods ofMeaaument ofMaenetie and Ekctie Fieii Stength fom Ekctric VehicksBoadband 9 MHzio30MH玫Sl，1995GB 6113 1无线电又拢和抗挑度油量设备规范 Sl, 2003 (上接第 432页 )9 结论文中所建立的动力传动系刚体动力学仿真模型虽忽略了系统的扭转弹性, 但能够满足驾驶模拟器的实时仿真要求, 同时能够结合整车模型计算出较为准确的整车运动响应, 能为驾驶员提供逼真的驾驶感觉上和T3引参考文献杨得军.汽车加驶模拟器操作秀感模拟系统的开发与建模TD 埋林:吉林工业大学，1997王志友,李要,等.增纳轿车构志与维护 M ,北京,北京理工大学出版社，1997郭孔辉. 用于汽车全工况动力学分析的非稳态轮胎六分力模型R- 吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室技术报告99
