基于视觉的车道偏离预警系统

基于视觉的车道偏离预警系统

韩久剑张启龙

长安大学工程机械学院韩久剑张启龙

摘要：随着汽车的大量普及，由此而引来的交通事故问题越来越引起了人们的关注。车道偏离预警系统是指一种通过报警的方式辅助驾驶员避免或者减少车道偏离事故的系统，一个车道偏离预警系统不会试图控制车辆以防止可能发生的碰撞事故[1]。首先通过分析预警系统的国内外发展状况，指出不同系统的优缺点。其次本文针对道路图像的识别和处理进行介绍，车道线的信息主要包括车道图像的增强、车道线的检测和车道线识别等三个部分。该系统能通过图像处理，判断车辆是否处于正常状态，从而发出警报。

关键词：图像识别；图像处理；车道线信息1研究背景据公安部统计，至2012年底，全国机动车保有量已达2.4亿辆，机动车驾驶人数量已经达到2.6亿人。虽然汽车数量的极大增长，有力的促进了经济的发展与繁荣，但是，与之而来的各类问题不得不引起人们的关注，据权威部门统计，2012年1到8月份，全国公安交通管理部门共受理道路交通事故43151起，造成9601人死亡、45860人受伤，直接财产损失1.8亿元。

如此触目惊心的数字，不仅严重制约着社会的发展，也给无数的家庭造成沉重的打击。在所有的交通事故中，44%的比例与驾驶员的疲劳驾驶有关，所以开发出具有预警，并能在一定范围内有自适应能力系统是十分必要的。

2预警系统的国内外发展国外对于车道偏离预警系统的研究起步较早，系统也较为完善，特别是最近几年，许多的科研部门和汽车厂商投入了很多的资金对此进行研究，并把此作为汽车下一步发展的一个重要方向。为此，一些科研部门和汽车厂商开发出了许多比较完善的预警系统，并在一些领域有着广泛的应用。其中比较有代表性有：美国卡内基梅隆大学机器人学院于1997年开发成功的AURORA系统；前DaimlerChrysler公司和美国Iteris公司联合开发的AutoVue系统；荷兰的Mobileye公司研制的Mobileye_AWS系统；日本三菱汽车公司于1998年提出，并与1999年秋季应用于模型车上的DSS系统等。

我国的车道偏离预警系统研究起步较晚，始于上世纪九十年代，但通过这么多年的发展，依靠我们自身的努力和对外国先进技术的引进和吸收，我国的车道偏离预警系统也取得了长足的发展。目前，我国的吉林大学，清华大学，上海交通大学，华中科技大学，东南大学等一大批高校已经建立起了比较完善的车道偏离预警的实验室，并且取得了一大批重要的科研成果。

3基于视觉的预警系统的原理车道偏离预警系统图如图1所示，其基本原理是：首先通过图像视觉传感器捕捉道路信息，根据车辆的车速，转向状态等系统参数，判断车辆的行驶状态。

图1预警系统原理图降这些基本参数传入控制器，控制器通过对图片的模糊识别，进行模糊处理，对图片进行预处理，再根据车辆相对于车道识别线的位置，一个是综合考虑摄像头所拍摄到的图像信息和道路的实际情况进行总体的判断，另一方面将车道偏离的评判仅仅局限于摄像头所拍摄的图像信息来进行判断。判断是否需要发出警报。当在控制器分析得出车辆发生驾驶员无意识的偏离正确位置时，便会向驾驶员发出警报，警报的方式分为人机界面的提醒、声音的报警或者方向盘的未震，已到达警示驾驶员的目的，从而降低交通事故发生的概率[2]。

4控制器判断车道发生偏离的标准现在国内国外对车道偏离的评断方法与标准主要由两个方面，一个是综合考虑摄像头所拍摄到的图像信息和道路的实际情况进行总体的判断，另一方面将车道偏离的评判仅仅局限于摄像头所拍摄的图像信息来进行判断。而这之中，考虑摄像头所拍摄到的图像信息和道路的实际情况进行总体有一下几种方法：（a）汽车将要跨越道路的时间。

（b）汽车在车道当中目前的行驶位置。

（c）汽车将要发生偏离时的不同情况。

这几种情况，从不同的角度观察了整个的偏离过程。其中，汽车将要跨越道路的时间最为可靠，但是，它所要求的算法系统最为复杂。汽车将要发生偏离时的不同情况，只需要对特定的几种情况进行计算和设置，能够满足的情况较少，比较简单。

而将车道偏离的评判仅仅局限于摄像头所拍摄的图像信息来进行判断。也可以分为以下的几种情况（a）基于知识的道路场景的感知。

（b）汽车在行驶中方向的变化和与车道线夹角的变化。

上面几种方法，基本上覆盖了当前对于车道偏离预警系统的研究方法，各种方法都是从不同的角度进行分析和研究，共同为此课题的发展做出贡献。

5车道偏离预警系统的应用前景可以预见，在未来的几年内，我们的汽车总量仍将保持大量的增长，与此而来的交通安全问题，仍然会比较严重。车道偏离预警系统目前并没有在商业化中得到广泛的应用，究其原因，主要是此项技术的不完全成熟。目前世界上的几大汽车生产商，早在上世纪末已经开展了此项技术的应用，但并没有取得良好的效果，很多车主反映没有体现出车道偏离预警系统的应有功能[2]。但无可置疑的是，这已经成为汽车行业接下来的一个重要的发展方向，各个科研部门和汽车厂商很明显都已经意识到了这个问题，对此都投入了很多的人力财力进行研究，相信在不远的将来，车道偏离预警系统肯定能够得到广泛的应用，为人类的安全驾驶做出贡献。

6结语本文介绍了基于视觉的车道偏离预警系统的现实意义、工作基本原理和未来的发展状况。经过多年的发展，车道偏离预警系统已经取得了很大的发展，为社会做出了一定的贡献，但是此系统还有待于进一步的提高，需要广大科学工作者的共同努力。

参考文献：[1]李红泽.车道偏离预警系统的发展[D].河北科技师范学院[2]占锐.车道偏离预警系统的概述[D].武汉理工大学