基于摄像机模型的运动车辆车道偏离检测.pdf

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1、第３９卷第５期东南大学学报（自然科学版）Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．５２００９年９月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｓｅｐｔ．２００９ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２００９．０５．０１３基于摄像机模型的运动车辆车道偏离检测１，２１余厚云张为公１（东南大学仪器科学与工程学院，南京２１００９６）２（南京航空航天大学机电学院，南京２１００１６）摘要：针对车道偏离检测中较难解决的车载摄像机标定问题，从分析摄像机成像模型入手，根据图像中３条或３条以上车道线的消

2、失点位置以及车道线斜率关系，在道路现场调整摄像机安装位置，以实现对摄像机外部参数的直接设定，从而避开了繁琐的摄像机参数标定过程．同时，推导出图像内车道线斜率比与车道偏离程度的简单函数关系，该函数与摄像机内外参数无关．因此，行车过程中只需测量图像中车道线的斜率，即可计算出车辆当前的车道偏离量．现场试验结果表明，在车辆直行时采用该方法测得的车道偏离率与手工实测结果相比，其相对误差小于５％，具备了较高的检测精度．关键词：机器视觉；车道偏离；摄像机模型；车道线中图分类号：ＴＰ２１２９文献标志码：Ａ文章编号：１００１－０５０５（２００９）０５

3、０９３３０４Ｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｍｏｖｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅｂａｓｅｄｏｎｃａｍｅｒａｍｏｄｅｌ１，２１ＹｕＨｏｕｙｕｎＺｈａｎｇＷｅｉｇｏｎｇ１（ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９６，Ｃｈｉｎａ）２（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００

4、１６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃａｍｅｒａｉｎｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｍａｇｉｎｇｍｏｄｅｌｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｔｈｅｉｎｓｔａｌｌｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃａｍｅｒａｃａｎｂｅａｄｊｕｓｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｌｏｐｅａｎｄｖａｎｉｓｈｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆｔｈｒｅｅｏｒｍｏｒｅｌａｎｅｌｉｎｅｓｉｎｔｈｅｉｍａｇｅ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｅｘｔｅｒｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃａｍｅｒａａｒｅｄｉｒｅｃｔｌ

5、ｙｓｅｔｗｉｔｈｏｕｔｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｌａｎｅｌｉｎｅｓｓｌｏｐｅｉｓｃｏｎｃｌｕｄｅｄａｓａｓｉｍｐｌｅｆｕｎｃｔｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｕｎｃｏｎｃｅｒｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃａｍｅｒａ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔｙｏｆｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｓｏｆａｒａｓｔｈｉｓｒａｔｉｏｉｓｍｅａｓｕｒｅｄ．Ａｃｔｕａｌｅｘｐｅｒ

6、ｉｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂｙｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｉｓｈｉｇｈ，ａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ５％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｍａｎｕａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅｖｉｓｉｏｎ；ｌａｎｅｄｅｐａｒｔｕｒｅ；ｃａｍｅｒａｍｏｄｅｌ；ｌａｎｅｌｉｎｅｓ车道偏离检测是指在车辆行驶过程中快速准确实时修正摄像机外部参数，但标定精度受道路条件地给出车辆在车道中的行驶方向和横向位置，以便变化的影响而

7、无法得到保证，且算法时间消耗较大．在车辆跑偏并接近车道边缘时能够为驾驶员提供及本文从摄像机成像的基本原理出发，利用道路［１３］时的告警信息．国内外目前对车道偏离的检测主现场对摄像机外部参数进行调整，推导出图像中车要采用机器视觉方法，即先对车载摄像机进行标定，道线斜率与车道偏离程度的函数关系，给出基于摄然后再测量出车辆到两侧车道线的实际距离．然而，像机模型的运动车辆车道偏离检测方法，避免了复［４６］［７８］借助靶标或路面上设置栅格及测试点等离杂的摄像机标定过程．线标定方法需要精心设计和准确测量标定对象，增１坐标系的建立加了标定的难度，并且

8、无法解决摄像机外部参数在行车过程中由于车辆颠簸等原因而发生改变的问如图１所示，运动车辆车道偏离检测中用到的题．利用已知的车道宽度信息［９］进行在线标定虽可坐标系包括与车体固连的世界坐标系ＯｗＸｗＹｗＺｗ、收