車道線跟蹤

2021-07-16 08:41:29 字數 1767 閱讀 9195

在完成車道線檢測後,接下來要做的就是車道線的跟蹤,這也是智慧型汽車輔助駕駛的關鍵技術。

在此領域的研究中,產生了多種車道線演算法,如aurora的自適應的模板相關法,該方法只能在路面狀況緩慢變化時工作良好;lois的變形模板法,能處理影象中車道邊緣比較弱的情況,而且還能排除路面陰影、汙水等的影響;ralph 系統從前方道路中提取梯形區域,對此區域進行二次取樣並將其變換到平面道路圖中;mob-rab系統假設道路是平坦的,通過把透檢視變換為平面圖得到車道線;scarf系統利用顏色視覺及單線和雙線的語義;waxman 等人採用兩步影象處理的方法提高道路識別跟蹤速度;redmill 運用匹配濾波和kalman濾波檢測道路,其中kalman 濾波被用來保持平滑,並**下一幀影象中的車道線引數。

本文研究在小波影象邊緣檢測得到車道線後,利用hough變換對雜訊不敏感並能較好地處理直線的優點,採用hough

變換的方法在影象序列的各幀中提取車道線的引數,然後利用kalman 濾波來一幀幀地依次跟蹤這些引數。這樣,就將車道線的跟蹤轉化成車道線引數的跟蹤,不僅提高了跟蹤的速度,而且將kalman跟蹤的方法引入,提高了跟蹤的準確度。

1 基於hough變換的車道線引數提取

hough變換具體步驟如下:

(1)在ρ和θ 合適的最小值、最大值之間建立乙個離散的引數空間,以及乙個累加器a(ρθ) ,並把每個元素置0。

(2)利用先驗知識,限定引數的ρ和θ 的取值範圍,對二值影象上滿足條件的畫素點做hough 變換,即算出該點在每個ρ - θ 網格上的對應曲線,並在相應的累加器上加1,即:

a(ρθ) = a(ρθ) + 1

(3)找出對應影象平面共線點的累加器上的最大值,這個值提供了影象平面上共線點所在直線的引數。由此演算法可知,可以把在x-y 平面上尋找共線的點(即尋找直線)的問題轉化成在引數空間(即hough 變換的空間)中尋找峰值的問題。為此,編寫函式houghtrans 來實現直線型車道線引數的提取,得到hough 變換域的直線引數rodetect 和tetadetect,即ρ 和θ 的值。

2基於kalman的車道線引數跟蹤

由上節的hough變換得到基於直線模型的車道線的引數 ρ和θ後, 就可以用kalman濾波對其進行跟蹤了。

kalman跟蹤的演算法描述如下: 

(1)編寫函式initialk():其主要功能是由序列影象中的前5幅求取待跟蹤引數的維數的平均值mr,以此作為與其他幀的引數維數相比較的基礎。 

(2)設定hough變換相關的引數。

(3)設定kalman跟蹤的相關引數。 

(4)依次載入序列幀,此處的為240×320的rgb序列影象。

(5)對載入的影象進行小波邊緣檢測,得到二值化的邊緣影象。

(6)對得到的邊緣影象進行hough變換的直線引數提取,得到ρ-θ變換域的直線引數ρ和θ。

(7)矩陣維數匹配判斷:由於每個序列幀車道線的不同,所檢測的直線引數ρ和θ的維數也不同,為利用kalman進行跟蹤,引數的維數必須統一。為此,需利用矩陣維數匹配判斷,當前幀的引數維數xr大於平均值mr時,捨棄後邊的xr-mr維;當當前幀引數的維數xr小於平均值mr時,後邊的mr-xr維補0。這樣,任何一幀的待跟蹤引數的維數都是mr,這樣就可以利用kalman來實現跟蹤了。

(8)kalman跟蹤計算:kalman跟蹤的核心是它的5個公式,實現此功能。引數初值和協方差p的初值設為單位陣,本狀態的**值是上一狀態的跟蹤結果,本狀態的真實值是當前讀入的序列幀,由此可得到本狀態的跟蹤值(即最優估計結果)。此值又作為下一狀態的**值,實現車道引數的迴圈估計,即跟蹤。

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