ADAS技術概要

2021-07-25 22:59:15 字數 2607 閱讀 7578

先進駕駛輔助系統(advanced driverassistant system),簡稱adas,是智慧型交通領域的乙個大方向,近幾年adas迅速發展,在車道線檢測、前車防撞、疲勞駕駛、緊急壁障、訊號燈識別等方面都取得了長足的進步,這也是我們把adas單獨作為一節來進行闡述的原因。

當然adas系統會用到多種感測器,比如雷射雷達、深度攝像頭等,這裡我們僅通過傳統的rgb攝像頭來說明兩方面的技術思路,車道線檢測和疲勞駕駛。

車道線檢測

車道線檢測的依據是影象中的顏色、形狀和紋理,包括車道線直線性約束。

最常用的方法是基於形狀模型的方法,常用的車道模型有直線模型、二次曲線模型、組合模型、snake曲線模型等,可以將演算法描述如下:

1)將影象灰度圖作為輸入,在此基礎上通過邊緣提取運算元(如sobel、canny等)提取車道線邊緣;

2)通過各種形狀模型對提取的車道線模型進行擬合,包括 最小二乘擬合、小波變換、hough變換等;

3)將得到的擬合結果進行過濾,去除非相關性結果(雜訊、陰影等),並結合車道線約束條件進行最終判別。

基於車道線模型的方法容易受到陰影或其他車輛、路牌、建築等有明顯邊緣的物體的影響,因此會檢測出大量與車道線無關的邊緣,演算法效能將會顯著降低。另外,不同顏色的車道線需要結合額外的顏色模型進行區分。

車道線模型演算法較為成熟,其中乙個典型是結合hough變換來進行輪廓線提取(可以參考opencv封裝好的hough直線檢測函式),典型的特徵角點也是可以參照的特徵之一。

基於特徵的方法 主要是將路面特徵進行提取,然後通過分類的方法進行判斷,特徵包括顏色特徵、紋理特徵、梯度特徵等,再結合線性特徵、結構特徵進行約束來獲取車道線資訊。

基於特徵的方法應用較少,主要原因在於車道線特徵單一,沒有複雜的紋理描述,因此可區分性比較差。

如上圖所示,通過成像車道線的平行約束,反求透視投影矩陣,通過逆矩陣將成像影象變換到右圖所示的統一座標空間,基於此,我們能夠得到互相平行的車道線、固定的寬度和間距等,這些都可以作為有效的判定依據,並進一步結合分類演算法進行檢測和分類。

前車防撞

檢測車距最好的感測器是雷射,這裡不否認多點雷射檢測方****性和穩定性,也有一些方案已經得到應用。我們這裡考慮的是利用攝像頭影象的檢測方案。

車距檢測主要思路可以分成兩步,第一步是得到目標車輛的寬度、高度;第二步是計算車輛目標在影象中的位置和比例,在此基礎上通過攝像機的fov張角來計算目標對應張角,並通過三角函式得到目標距離。

距離計算結果受兩個因素影響,一是攝像機的標定,乙個好的標定結果能夠得到好的結果;第二個因素是目標的真實尺寸參照,獲取目標尺寸有兩個思路,一是根據目標檢測獲取車輛的車型,從而得到預設的車輛目標尺寸,第二是根據車道線檢測結果,計算車輛的相對尺寸。在車輛目標在正前方時準確度較高,不在當前車道時由於三角函式的距離估算會影響準確度。

計算前車距離還有其他的演算法或者模型,比如結合車輛跟蹤和多幀檢測,根據車道線的閉合程度模型(結合scale map)也能夠有效計算出目標距離。

疲勞檢測

檢測車距最好的感測器是雷射,這裡不否認多點雷射檢測方****性和穩定性,也有一些方案已經得到應用。我們這裡考慮的是利用攝像頭影象的檢測方案。

疲勞檢測大致分為以下兩個方向:

1)頭部姿態估計,人臉朝向

2)人眼定位及睜閉眼狀態

姿態估計的大致流程可以描述為:

人臉檢測和前面有一些篇幅已經講過,不作為本節重點。人眼定位現有的方法也有很多可以借鑑,其中效果比較好的是eyeapi,另外,itugaze tracker、haythamgaze tracker、opencv也可以作為參考,大家可以自行搜尋學習。

眨眼檢測是重點關注的第二個問題,在定位眼鏡的位置和區域後,通過有效方法對目標區域進行提取分析,基本演算法思路如下圖:

人臉姿態估計也是要討論的乙個重點,姿態估計需要建立在人臉識別定位的基礎之上,比如通過典型的aam演算法進行關鍵點的檢測,或者結合我們已經提取到的人眼目標進行計算,一般我們通過與標準臉的關鍵點進行比對來計算偏轉角度,典型的變換模型演算法是posit方法,這裡不再詳細介紹,感興趣的話可以自行研究。

XML技術概要

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