车道偏离预警系统的研究

孙德鑫

合肥工业大学 安徽省合肥市 230009

1 行车安全系统概念和车道偏离预警系统的出现

在研究领域证明，车道偏离系统可以有效的提高司机在驾驶的安全性。国外最早开始关于关于汽车安全的技术研究始于1980年，智能车系统的研究机构分属各个大学和国家安全部门，比如附属美国国防部下的高级研究计划局DARPA，德国的联邦大学等。20世纪90年代中后期，美国、日本、德国等发达国家在对车道偏离预警系统进行集中研究中，并联合车企在资金人力物力上大规模的实验，并在汽车上进行运用。

在车辆的俯视系统中最具代表性的就属Aurora系统，他的原理是利用摄像机俯视拍摄来识别车道标志，并且该系统结构简单、运行效率高、精度高的特点，但他的缺点也十分明显，适用性不强，只适用于结构化的道路。日本三菱公司的DSS系统，它利用摄像头获取车道图像信息，配合其汽车的他传感器获取车辆状态数据和驾驶者的行为操作来判断预警信息。以此方式来帮助驾驶员规避风险。这个系统最有特色之处是驾驶者可以靠视觉、听觉以及震动转向盘等多种方式辅助操作，并且不会扰乱正常驾驶。有着“永不疲倦的第三只眼”之称的以色列公司Mobileye研制的AWS系统、能够在遇到行车危险时在碰撞前2.7秒做出反应提醒驾驶者。

2 国内车道偏离预警系统运用及现状

在国内的车道偏离系统的研究现状，由于中国前期的经济实力和基础设施水平的局限，目前在该领域的研究跟发达国家有不小的差距，目前只在高校和研究所里有进行相关技术的研究工作，比较具有代表性的有吉林大学的JLUVA-1系统，它是基于单目视觉系统的车辆前视系统，能够初步实现对车辆行驶道路的识别，车道标线提取和行车路径的确定等，此外国内的系统还有东南大学的DSP的嵌入式车道偏离报警系统和清华大学THMR系列智能汽车中的车道偏离识别系统等。国内的系统发展在性能上有很大的提高，但在产品化开发中仍有大量的工作需要去完善，这些系统尚未研制成熟，也难以投入商业化使用。

国内的车道偏离预警系统运用主要是在汽车高速路段行驶的情况下，其前提是高速公路在车道标线标识比较规范，而高速公路上长时间高速度的行车驾驶使车辆在驾驶过程中出现疲劳驾驶从而使危险性增大。另外，高速公路在车辆事故的事故率一直较高，这种情况也显示出我国当前需要研发一套适合自己的车道偏离系统的重要性。

3 车道偏离预警系统的具体实施方式

车道偏离预警系统如图1所示。该系统在流程图的实施过程中可以被分为五个部分：

图1 流程图

（1）当系统开启，摄像头会时刻对车辆正前方进行实时录像，从视频流中读取车道的路况图像信息。（2）随后系统对采集到的车道线信息进行特征进行分析，对图像预处理得到它的特征点后进行边缘检测，再根据特征点选择适当的算法对曲线进行拟合，最终会得到完整的车道线。（3）系统在对目标图像前期预处理之后就要开始对其进行车道标线识别。（4）在前期对目标图像处理步骤，根据采集的图像信息来完成车道偏离的判断，有两种方法：一类是根据道路场景来感知判断车道是否偏离，二类是在车辆行驶过程中车得道线夹角的变化来进行判断车道的偏离。然后系统会根据最终检测出的车道线方程来得出车道直线与水平方向直线的夹角的度数，来判定车辆的车道内行驶是否正常。（5）最后，就是判断出汽车是否在原有车道内行驶的情况，如果汽车超出偏离车道这时候系统就给驾驶者发出警告的信号。

4 车道偏离预警系统的相关技术

车道标线的识别技术在车道偏离预警系统中是较为重要的一项技术，同时关于的他的特征研究。原理是安在汽车的前置摄像头通过一定的倾斜角度来拍摄路面，在采取的的路面信息中系统用抛物线模型来描述车道标线的几何形状。这时候系统也会通过检测选取它认为有用的信息，这里也可以成为她感兴趣的信息，这个信息就是除了路面信息系统会把汽车前车盖，天空绿化带之类的进行选取，这样对非信息路面的减少可以提高准确率，同时减少处理数据量来提升系统处理的速度。

系统在应对不同的光照条件的影响，在光度强度较弱时摄像机产生的噪点下系统会有一个平滑处理的功能，对改善图像中所出现的暗纹不清晰等问题，其原理是根据系统中设置的中值，在系统判断接受图像是否为噪声的时候进行替换。另外，在车道线特征的检测上，主要是根据路面颜色的所反映的不同颜色值来处理，在我国，车道线的颜色主要有白色和黄色为主，路面的颜色一般为深灰色和灰色之间，由于车道线的灰度值在大多数情况下都是高于路面的的，就是的车道偏离系统可以根据系统的灰度图中划出车道线。如图2所示。

5 汽车智能安全技术的发展趋势

如今随着人工智能技术和互联网的进一步发展，车道偏离预警系统逐渐成为人工汽车智能系统的一部分，安全变为变为汽车系统中的一个部分，智能汽车不单单在局限于对道路的判定，而是对整个汽车行车的驾驶环境、路面车辆信息和智能代价方向发展，汽车也变为更加舒适、安全、高效、便利的方向发展。

图2 车道标线的识别与追踪示意

其中最大的方向就是智能系统无人驾驶技术的研究已趋于成熟，可以预见的是，该技术的发展会将人们的双手从汽车手中解放出来，大大提高人们工作的效率，国家最近在汽车战略上也对无人驾驶技术的扶持，各种无人车的技术，包括去年划分的雄安新区，也是为建造一座全新的现代生态城打下基础，给无人驾驶技术试航，国内互联网巨头也纷纷进入该领域，可以预见的是，在未来不久，无人驾驶技术就会投入应用而行车安全问题也会得到解决。