1.一种基于单应性变换和特征窗口的车道线检测方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)获取视频图像,在保证清晰度的基础上,缩小图像的尺寸并固定其大小,得到IMG0;
(2)利用拍摄的棋盘图像,计算出对应摄像机矩阵和畸变系数,对图像的失真进行校准,得到校准后的图像IMG1;
(3)设置六个顶点坐标,对IMG1进行多边形填充,得到一块包含车道线的梯形ROI区域的图像IMG2,将ROI区域外的像素置为0;
(4)采用多特征融合方法,即融合IMG2图像中车道线的颜色特征,直方图均衡化特征和梯度特征,得到图像IMG3,对IMG3进行高级形态学闭操作,得到处理后的二值图像IMG4;
(5)按逆时针方向,设置四个顶点坐标,对IMG4图像进行单应性变换,将ROI区域内的车道线图像投影到平面,得到变换后的包含车道线的平面二值图像IMG5,其尺寸和IMG0相同;
(6)基于特征提取窗口的车道线检测,对IMG5图像进行直方图统计,根据统计的峰值确定左,右车道线特征提取窗口的起始位置;在IMG5图像上,从起始位置,自底向上统计窗口内的非0像素点;对统计的左,右两条车道线像素点分别进行二次多项式拟合,以此确定左右车道线的边界;若在当前帧中同时检测到左右车道线,设置一定的横向偏移量,在已经拟合的车道线横向偏移量范围内寻找新的非0像素点,用于下一帧图像中车道线的拟合;
(7)在IMG5图像上,对左右车道线中间的像素点进行颜色标记;然后对IMG5进行透视变换,将标记后的车道线区域投影在图像IMG1上得到IMG6,实现车道线检测追踪的可视化。
2.根据权利要求1所述的一种基于单应性变换和特征窗口的车道线检测方法,其特征在于,所述IMG0长度范围为[750,400]像素,宽度范围为[480,240]像素。
3.根据权利要求1所述的一种基于单应性变换和特征窗口的车道线检测方法,其特征在于,所述步骤(4)包括以下步骤:(41)将IMG2从RGB颜色空间转换到HSV颜色空间,对H通道,S通道和V通道进行阈值化处理,得到处理后的二值图像;
(42)将IMG2灰度化,然后对其进行直方图均衡化操作,通过设置阈值,得到处理后的二值图像;
(43)将IMG2灰度化,使用横向和纵向的Sobel算子对图像分别进行滤波,得到处理后的图像Sx和Sy,横向和纵向的Sobel算子如下所示:其中,sobel_x为横向Sobel算子,sobel_y为纵向Sobel算子;
(44)通过公式计算Sxy,接着进过阈值化操作得到二值图像,Sxy的计算公式如下所示:式中Sx和Sy分别是sobel_x和sobel_y对IMG2图像滤波之后的结果,max()是求最大的像素值;
(45)将(41)、(42)和(43)处理后的二值图像进行像素的逻辑或运算,得到多特征融合后的二值图像IMG3;
(46)使用高级形态学闭操作,对IMG3进行形态学滤波,得到处理后的二值图像IMG4。
4.根据权利要求1所述的一种基于单应性变换和特征窗口的车道线检测方法,其特征在于,所述步骤(6)包括以下步骤:(61)设置特征提取窗口的长和宽,根据直方图统计得到的峰值点,确定特征提取窗口的起始位置,自底向上,统计窗口内的非0像素点的横纵坐标值x和y,下一窗口的起始位置根据当前窗口统计的非0像素点的所有横坐标x的均值来确定;
(62)根据窗口内统计的所有非0像素点的x和y值,拟合其二次多项式方程:
f(x)=by2+cy+d
其中,x为车道线横坐标值,y为车道线的纵坐标值,记图像IMG5的高为H,则y的范围为(1-H),式中b,c,d为多项式系数;
(63)当在当前帧中同时检测到左右车道线,在下一帧图像中检测车道线时,设置一定的横向偏移量,在已经拟合的车道线横向偏移量范围内寻找新的非0像素点,用于下一帧图像中车道线的拟合。
5.根据权利要求1所述的一种基于单应性变换和特征窗口的车道线检测方法,其特征在于,步骤(7)所述的实现车道线追踪的可视化过程如下:根据步骤(6)中拟合的左右车道线边界方程,对车道线中间部分的像素点进行颜色标记,然后求得IMG5转换到IMG1的透视变换矩阵,根据该矩阵,将经过颜色标的图像投影到IMG1得到图像IMG6,完成车道线追踪的可视化。
6.一种基于单应性变换和特征提取窗口的车道线检测系统,其特征在于,包括:
图像预处理模块,用于读入视频图像,重新设置图像的尺寸并固定其大小,然后利用拍摄的棋盘图像,计算出对应摄像机矩阵和畸变系数,对图像的失真进行校准;
多边形填充模块,根据定义的六个顶点,对校准后的图像进行多边形填充,得到一块包含车道线的梯形ROI区域,同时将ROI区域外像素点的值都置为0;
多特征融合模块,将输入图像的颜色空间转换到HSV颜色空间,通过设定阈值,得到包含车道线颜色特征的二值图像;将输入图像灰度化,进行直方图均衡化操作,通过设定阈值,得到二值图像;使用Sobel梯度检测算子对输入图像进行滤波,经过阈值化操作得到包含梯度特征的二值图像;然后融合以上三种特征,再对融合特征后的图像进行形态学滤波,得到最终处理后的二值图像;
车道线边界拟合模块,计算输入图像的直方图,根据直方图的峰值点确定左右车道线特征提取窗口的起始位置,对左,右车道线分别使用车道线特征提取窗口,从起始位置,自底向上统计窗口内的非0像素点;对统计的左,右两条车道线像素点分别进行二次多项式拟合,以此确定左右车道线的边界;若在当前帧中同时检测到左右车道线,设置一定的横向偏移量,在已经拟合的车道线横向偏移量范围内寻找新的非0像素点,用于下一帧图像中车道线的拟合;
车道线区域可视化模块,根据拟合的左右车道线方程,对左右车道线中间区域的像素点进行颜色标记,然后对处理后的图像进行透视变换,将该图像投影在原始输入图像上,实现车道线检测追踪的可视化。