应用不等加权值识别车道的方法和装置及车道保持辅助系统控制方法和装置

技术领域

本发明涉及应用不等加权值识别车道的方法和装置及利用该方法和装置的车道保持辅助系统控制方法和装置，具体是利用多重滤波器的车道识别方法中应用不等加权值提高车道识别率的应用不等加权值的车道识别方法和装置及利用该方法和装置的车道保持辅助系统控制方法和装置。 

背景技术

车道保持辅助系统（LKAS:Lane Keeping Assistance System）是利用摄像头识别车道实施自动转向的技术，基于摄像头的图像处理测量车道宽度、车道上的车辆横向位置、离两侧车道的距离和车道形态、道路曲率半径，利用该获得的车辆位置和道路信息控制车辆。 

所述LKAS性能的控制性能很大程度上取决于从摄像头获取的车道信息可信度。但是一般道路上的车道大部分都是虚线而非实线，因栏杆或者中央分道区、栏杆影子等容易造成未识别和误识别的现象。 

实际公路上不仅是直线，还有很多曲线段，即使是直线段，因路面上的车道涂色状态和雨天等路面状态，无法稳定输入图像信号的情况也时有发生。 

韩国公开专利申请10-2009-53412号和10-2010-34409号、美国专利7,532,981、美国公开专利申请2010/0076684号等专利均是涉及识别车道方法的传统技术。根据传统技术采用车道识别方法中的滤波技术，在未识别车道时所发挥性能比较稳定，但误识别时相对薄弱。就为车道识别利用图像处理技术的传统技术而言，需经过感兴趣区域的设置问题和图像处理的多个阶段而其运算量相对增多。而且，以构成多重滤波器的方式加强对车道的未识别或者误识别，则即使识别一侧车道也会提高两侧车道的滤波水平，由此导致车道识别率下降的问题。 

发明内容

为解决所述问题，本发明的目的在于提供一种利用多重滤波器识别车道的方法中应用不等加权值提升车道识别率的应用不等加权值识别车道的方法。 

为解决所述问题，本发明的利用多重滤波器的车道识别方法中应用不等加权值识别车道装置，包括：图像识别部，识别左侧和右侧车道计算所述左侧和右侧车道的偏移量和可信度；判断识别部，判断所述识别的左侧和右侧车道信息中有无未识别或误识别的信息；主滤波器，基于所述是是否未识别或者误识别的判断，变更数个低通滤波器（LPF，Low Pass Fillter）的加权值，利用通过应用所述变更加权值的所述低通滤波器的信号生成校正的车道。 

优选地，所述主滤波器是利用所述计算的可信度更新所述车道的宽度，利用所述更新的车道宽度生成所述校正的车道。 

优选地，所述低通滤波器有四个，四个低通滤波器中二个低通滤波器是校正所述识别的左侧车道，其余二个低通滤波器是校正所述识别的右侧车道。 

优选地，所述加权值变更是，判断所述识别的左侧和右侧车道中至少某一个是未识别时，从连接于所述未识别车道的所述二个低通滤波器中增加其中某一个的加权值。 

优选地，所述加权值变更是，判断所述识别的左侧和右侧车道中至少某一个是误识别时，从连接于所述误识别车道的所述二个低通滤波器中增加其中某一个的加权值。 

优选地，所述主滤波器是，利用以下[数学式1]和[数学式2]生成所述校正车道。 

[数学式1] 

[数学式2] 

其中，W是最小车道宽度，D是最大未识别控制距离，V是车速，t是未识别或误识别经过时间，LPF1是与右侧车道识别相关的滤波器的一个，LPF2是与右侧车道识别相关的滤波器中的一个，LPF3是与左侧车道识别相关的滤波器中的一个，LPF4是与左侧车道识别相关的滤波器中的一个，α是与右侧车道识别相关的滤波器加权值，β是与左侧车道识别相关的滤波器加权值。 

为解决所述问题，本发明提出应用利用所述应用不等加权值识别车道装置识别的车道信息控制车道保持辅助系统（LKAS,Lane Keeping Assist System）。 

为解决所述问题，本发明是从利用多重滤波器的车道识别方法中应用不等加权值识别车道的方法，该实施步骤包括：识别图像，识别左侧和右侧车道计算所述左侧和右侧车道的偏移量和可信度；判断识别，从所述识别的左侧和右侧车道信息中，判断是否存在未识别或误识别的信息；主滤波器，基于所述是否未识别或误识别的判断，变更数个低通滤波器（LPF，Low Pass Filter）的加权值，利用通过应用所述变更加权值的所述低通滤波器的信息生成校正的车道。 

优选地，所述主滤波器步骤是，利用所述计算的可信度更新所述车道宽度，利用所述更新的车道宽度生成所述校正的车道 

优选地，所述低通滤波器有四个，四个低通滤波器中二个低通滤波器是校正所述识别的左侧车道，其余二个低通滤波器是校正所述识别的右侧车道。 

优选地，所述加权值变更是，判断所述未识别的左侧和右侧车道中的至少某一个为未识别时，从连接于所述未识别车道的所述二个低滤波器中增加其中某一个的加权值。 

优选地，所述加权值变更是，判断所述识别的左侧和右侧车道中至少某一个为误识别时，从连接于所述误识别车道的所述二个低通滤波器中增加其中某一个的加权值。 

优选地，所述主滤波器是利用以下[数学式1]和[数学式2]生成所述校正的车道。 

[数学式1] 

[数学式2] 

其中，W是最小车道宽度，D是最大未识别控制距离，V是车速，t是未识别或误识别经过时间，LPF1是与右侧车道识别相关的滤波器中的一个，LPF2是与右侧车道识别相关的滤波器中的一个，LPF3是与左侧车道识别相关的滤波器中的一个，LPF4是与左侧车道识别相关的滤波器中的一个，α是与右侧车道识别相关的滤波器加权值，β是与左侧车道识别相关的滤波器加权值。 

为解决所述问题，本发明是，应用利用所述应用不等加权值识别车道方法识别的车道信息控制车道保持辅助系统（LKAS,Lane Keeping Assist System）。 

本发明具有的优点在于： 

本发明可以强力应对车道变更后可能发生的误识别车道的状况。 

本发明是利用时间函数减少车道宽度，即使长时间未识别或误识别车道也可以高度准确地识别车道。 

本发明可以利用车道的可信度信息提高误识别的车道滤波水平，从而提高车道识别率。 

本发明是根据车道宽度的变化可变地应用车道宽度临界值而在车辆行驶中即使车道宽度有变化可仍然迅速应对。 

附图说明

图1是说明利用多重滤波器的车辆车道识别装置的结构图； 

图2是本发明优选实施例的应用不等加权值识别车道装置的结构图； 

图3是本发明的应用不等加权值识别车道的装置车道识别判断部判断未识别或误识别的车道信息的方法的说明图； 

图4是本发明优选实施例的应用不等加权值识别车道的方法的流程图。 

图中： 

100：利用多重滤波器的车辆的车道识别装置; 

110：摄像头左侧信号;       112：局部滤波器L1; 

114：局部滤波器L2; 

120：摄像头右侧信号;       122：局部滤波器R1; 

124：局部滤波器R2; 

200：应用不等加权值识别车道的装置; 

210：图像识别部;           212：右侧车道可信度计算部; 

216：右侧车道偏移量计算部; 214：左侧车道可信度计算部; 

218：左侧车道偏移量计算部; 

220：车道校正部;           222：车道识别判断部; 

222a：车道未识别判断部;    222c：车道误识别判断部; 

224：低通滤波器;           224a:第1LPF; 

224c：第2LPF;              224e：第3LPF; 

224g：第4LPF; 

226：主滤波器;             226a：第一主滤波器部; 

226c：第二主滤波器。 

具体实施方式

下面参照附图，对发明优选实施例详细进行描述。说明内容和附图中的实际同一个构件是用同一个符号表示，不再重复说明。而且说明本发明时，若对有关的公知功能或者结构的具体说明使本发明宗旨变得模糊则省略该说明。 

描述某一个构件“连接于”或“联接于”其它构件，有可能直接连接于或联接于该其它构件，但应被理解成中间有可能存在其它构件。相反，描述某一 个构件“直接连接于”或“直接联接于”其它构件，应被理解成中间不存在其它构件。 

本说明书中的单数形式，在文句中没有特别提示的前提下，也包含复数形式。说明书中使用的“包括（comprises）”或者“包括的(comprising)”不排除所涉及的构件、步骤、动作以及/或元件以外的一个以上的其它构件、步骤、动作以及/或元件的存在或者补充。 

图1是说明利用多重滤波器的车辆车道识别装置的结构图。如图1所示，利用多重滤波器的车辆的车道识别装置100对于摄像头的左侧信号110和摄像头的右侧信号120分别使用两个局部滤波器。就是说，对摄像头右侧信号110使用局部滤波器L1112和局部滤波器L2114，对摄像头右侧信号120使用局部滤波器R1122和局部滤波器R2124。但使用滤波器的数量并不限于二个，可以根据控制水平调节数量。本发明的实施例是为说明便利限定为2个。 

每个局部滤波器由以下数学式1的卡尔曼滤波器组成。 

【数学式1】 

$P_K^{-}=F_{K-1}{P}_{K-1}^{+}{F}_{K-1}^T+Q_{K-1}$

$K_K=P_K^{-}{H}_K^T{(H_K{P}_K^{-}{H}_K^T+R_K)}^{-1}$

$P_K^{+}=(1-K_K{H}_K)P_K^{-}{(1-K_K{H}_K)}^T+K_K{R}_K{K}_K^T$

数学式1中，P为系统协方差，Q和R分别表示过程噪声协方差和测量噪声协方差，K是利用协方差计算的卡尔曼增益。信号经过各局部滤波器，传送到左侧主滤波器116和右侧主滤波器126。在惩罚因子块130求出按照通过摄像头进入的信号差异变化和时间的加权值后传送给各主滤波器116、126。 

在惩罚因子块按照以下[数学式2]求出加权值。 

【数学式2】 

数学式2中W是指最小车道宽度，D是指最大未识别控制距离，V是指速度，t是指未识别/误识别的经过时间，α是指滤波加权值。 

然后在主滤波器116、126利用从局部滤波器获取的值和从惩罚因子块获取的随信号差异变化和时间的加权值，求出最终车道估算值。 

图2是本发明优选实施例的应用不等加权值识别车道的装置结构图。应用不等加权值识别车道的装置200包括图像识别部210和车道校正部220。图像识别部210是识别车辆的左侧车道和右则车道，计算识别的车道偏移量和可信度。 

图像识别部210包括如摄像头的拍摄部，在拍摄部拍摄车辆的前方而识别车道，并接收由摄像头等车辆的拍摄设备上拍摄的图像识别车道。 

图像识别部210包括右侧车道可信度计算部212、右侧车道偏移量计算部216、左侧车道可信度计算部214以及左侧车道偏移量计算部218。偏移量是车道距离。 

右侧车道偏移量计算部216是计算车辆右侧的偏移量。 

左侧车道偏移量计算部218是计算车辆左侧的偏移量。 

右侧车道可信度计算部212是计算车辆右侧的车道信息的可信度程度。 

左侧车道可信度计算部214是计算车辆左侧车道的信息可信度信息。因车辆受污染、变得模糊而未识别或误识别车道，则图像识别部210可能无法准确计算出偏移量和可信度。 

例如，车道未被识别时，算出的未识别的车道偏移量信息和可信度可能不准确，误识别车道时，算出的误识别的车道可信度较高，而偏移量信息则不准确。 

车道信息部220是判断图像识别部210识别的车道信息中有无未识别或误识别的信息，根据判断变更数个低通滤波器（LPF,Low Pass Filter）的加权值。车道校正部220应用变更的加权值生成校正的车道。具体是，车道校正部 220包括车道识别判断部222、低通滤波器224、主滤波器226。车道识别判断部222是判断图像识别部210识别的车道信息中有无未识别或误识别的车道信息。 

图3是本发明的应用不等加权值识别车道装置的车道识别判断部判断未识别或者误识别的车道信息的方法的说明图。具体是，车道识别判断部222包括车道未识别判断部222a和车道误识别判断部222c。下面结合图3，对车道未识别判断部222a和车道误识别判断部222c进行说明。 

车道未识别判断部222a是如果图像识别部210计算的可信度低于限定水平，则将该识别的车道信息判断为车道被误识别（S305步骤和S310步骤）。 

车道误识别判断部是222c在图像识别部210识别的车道中被误识别的部分。具体是，车道误识别判断部222c是由图像识别部210对计算的可信度达一定水平以上时实时识别的车道宽度和之前车道宽度实施比较（S340步骤）。之前车道宽度是左侧车道和右侧车道的可信度在一定时间内保持一定水平以上时，从图像识别部210识别的车道信息中提取抽样数据计算平均值（S315步骤和S320步骤）。并利用计算的平均值更新车道宽度信息（S325步骤）。如果左侧和右侧车道的可信度在一定时间内没有保持一定水平以上，则保持原车道宽度信息。就是说，根据S315步骤中区分的情况，之前车道宽度可以成为更新的车道宽度或者原车道宽度信息。 

实时识别的车道宽度与之前车道宽度比较的车道宽度差异小于临界值，则判断车道被正常识别（S355步骤）。 

实时识别的车道宽度与之前车道宽度比较的车道宽度差异大于临界值，则判断该车道被误识别（S350步骤）。 

就是说，车道误识别判断部222c是图像识别部210计算的左侧车道和右侧车道信息的可信度达到一定水平以上时，利用右侧车道的左侧车道以及右侧车道的偏移量，定期储存车道宽度信息，每个瞬间将由图像识别部210识别的左侧车道宽度和右侧车道宽度与定期储存的车道宽度进行比较。比较的车道宽度之差在一定的临界值以下，则视为两侧车道正常，比较的车道宽度之差在一定 的临界值以上时，由车道误识别判断部判断该被识别的信息是误识别。 

低通滤波器部224由数个低通滤波器组成。例如，低通滤波器部224可以由4个低通滤波器组成。图2中图示由4个低通滤波器组成的低通滤波器部224，但不限于4个。 

低通滤波器部224是接收图像识别部210识别的车道识别信息，使其通过低通滤波器而清除噪音等。 

低通滤波器部224在使低通滤波通过时，从图像识别部210识别的车道信息中利用车道识别判断部222判断的未识别或误识别的车道识别信息，变更未识别或误识别的部分的车道通过的低通滤器的加权值之后使之通过。 

例如，低通滤波器部224在车道识别判断部222判断右侧车道未被识别，则将信号延迟大但对噪声较强的第1LPF224a的加权值α增加。相反，左侧车道的偏移量和可信度保持较高水平而为直接利用识别的信息，第3LPF224e的加权值β是保持基本值。 

另一个例子是，低通滤波器部224是在车道识别判断部222判断右侧车道被误识别时，将信号延迟较大但对噪声较强的第1LPF224a的加权值α增加。车道识别判断部222判断左侧车道和右侧车道均被误识别时，将α和β全部增加。 

主滤波器部226利用通过应用加权值α和β的低通滤波器部的信息生成车道。 

如果是图像识别部210计算的偏移量和可信度高的正常识别的车道，则主滤波器部226生成与识别的车道相同的车道，车道识别判断部222误识别或者未识别时，利用应用加权值α和β的低通滤波器的信息生成虚拟车道。 

主滤波器部226包括生成右侧车道的第一主滤波器部226a和生成左侧车道的第二主滤波器226c。 

具体是，第一主滤波器226a是利用以下数学式3生成车道。 

【数学式3】 

具体地说，第一主滤波器226c是利用以下数学式4生成车道。 

【数学式4】 

应用于数学式3和数学式4的加权值α和β是基本值相同，但如前所述，根据车道的未识别或者误识别的状况，加权值α和β可能不一样，且不等地应用。 

数学式3和数学4中W是最小车道宽度，D是最大未识别控制距离，V是速度，t是未识别或者误识别的经过时间，α是指滤波器加权值。 

从数学式3和数学式4来看，主滤波器部226是将利用左侧和右侧分别应用加权值的信息和图像识别部210计算的可信度信息更新的车道宽度、未识别或者误识别经过时间一起利用而生成更加准确校正的车道。 

LPF1是表示第1LPF224a，LPF2表示第2LPF224c，LPF3表示第3LPF224e，LPF4表示第4LPF224g，LPF1和LPF2是同一个低通滤波器，但具体特性会有不同。同样，LPF3和LPF4也是同一个低通滤波器，但具体特性会不同。 

应用利用本发明的应用不等加权值识别车道装置200生成车道信息可更加精密地控制车道保持辅助系统（LKAS,Lane Keeping Assist System）。所述控制可以由车道保持辅助系统控制部（未图示）执行。 

本发明的应用不等加权值识别车道装置200是在车道变更后可能发生的误识别车道状态下仍然稳定地发挥其性能。 

本发明的应用不等加权值识别车道装置200是通过时间函数减少车道宽度，因此即使长时间未识别或误识别，仍然准确地识别车道。 

本发明的应用不等加权值识别车道装置200是利用车道可信度信息只提升误识别的车道滤波器的水平而提升车道识别率。 

本发明的应用不等加权值识别车道装置200是根据车道宽度的变化可变地应用车道宽度临界值，即使车辆行驶中车道宽度变更，仍然迅速应对。 

图4是本发明优选实施例的应用不等加权值识别车道的方法的流程图。 

根据图4，图像识别部210识别左侧车道和右侧车道（S410步骤），计算识别的车道信息偏移量和可信度（S420步骤）。 

车道识别判断部222利用计算的偏移量和可信度信息判断车道被未识别或误识别的部分（S430）。 

低通滤波器部224是根据未识别或误识别的情况，变更低通滤波器的加权值（S440步骤）。 

主滤波器部226是利用通过应用变更加权值的低通滤波器的信息生成校正的车道信息（S450步骤）。 

利用本发明的应用不等加权值识别车道的方法生成车道信息可以用于车道保持辅助系统的控制。 

车道保持辅助系统控制部利用生成的车道信息控制车道保持辅助系统（S460步骤）。 

本发明优选实施例的应用不等加权值的车辆识别装置的结构图应被理解成表示使发明原理变得更加明确的例示概念上的观点。与此类似，所有流程图应被理解成表示实际可以在电脑中读取的媒介上显示，且无论有无电脑或者处理器的明确图示但都是通过电脑或处理器实施的各种处理进程。 

包括用处理器或者与此类似的概念表示功能块在内的图上图示的各种装置的功能是可以利用专用硬件乃至可以运行适宜软件能力的硬件提供。利用处理器提供时，所述功能可以通过单一专用处理器、单一共享处理器或者多个个别处理器提供，而且其中一部分可以共享。 

而且明确使用处理器、控制或者用与此类似的概念表示的术语不能被解释成排他性地引用具有运行软件能力的硬件，应被理解成暗指无限制地包含数字信号处理器（DSP）硬件、存储软件的ROM、RAM以及非挥发性内存。也可以包含公知惯用的其它硬件。 

以上实施例和附图仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。本发明的保护范围应根据下述的权利要求范围进行解释，而且在其同等范围内的所有技术方案应都属于本发明的权利要求范围。