本發(fā)明屬于汽車主動(dòng)安全領(lǐng)域，涉及一種基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置。

背景技術(shù)：

無(wú)人車以及車輛輔助安全系統(tǒng)通過在車輛上安裝的各類傳感器如視覺傳感器、雷達(dá)傳感器、加速度傳感器等感知車輛周邊環(huán)境信息，形成防碰撞、車道偏離、疲勞檢測(cè)等安全系統(tǒng)，以提高車輛的安全性能。其中，實(shí)時(shí)快速判斷車輛是否處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)是保障車輛行駛安全的一個(gè)非常重要的問題。

傳統(tǒng)的車輛轉(zhuǎn)彎狀態(tài)檢測(cè)方法主要有以下幾種：1）人工開啟轉(zhuǎn)向燈裝置指示轉(zhuǎn)向，但這種方法在轉(zhuǎn)彎時(shí)不打轉(zhuǎn)向燈、變道時(shí)忘記打轉(zhuǎn)向燈時(shí)完全失效；2）利用GPS和陀螺儀檢測(cè)轉(zhuǎn)向狀態(tài)，但這種方法極易受到GPS信號(hào)的影響；3）檢測(cè)方向盤或者車輪轉(zhuǎn)向器信號(hào)來檢測(cè)輪胎的轉(zhuǎn)向，或者加裝轉(zhuǎn)向角傳感器來獲取轉(zhuǎn)向角速度，增加制造成本，且獲取過程復(fù)雜，誤差較大。

目前，絕大多數(shù)的車輛輔助安全系統(tǒng)都組合多個(gè)雷達(dá)傳感器，以及單目或雙目視覺傳感器作為環(huán)境感知單元，因此，利用雙目視覺傳感器采集的圖像信息進(jìn)行實(shí)時(shí)快速的車輛轉(zhuǎn)彎狀態(tài)判別是一個(gè)理想的解決方案。目前相關(guān)的解決方案和技術(shù)，例如：2013年3月20日公開的，公開號(hào)為101782394的國(guó)內(nèi)發(fā)明《判斷移動(dòng)對(duì)象轉(zhuǎn)彎的方法及使用該方法的導(dǎo)航裝置》結(jié)合GPS和地圖路口信息對(duì)采集的圖像進(jìn)行計(jì)算來判斷車輛是否轉(zhuǎn)向，但該方法易受GPS信號(hào)影響和地圖數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的影響使得判斷結(jié)果不準(zhǔn)確；又如，2012年11月14日公開的，公開號(hào)為102774380的國(guó)內(nèi)發(fā)明《一種判斷車輛行駛狀態(tài)的方法》通過對(duì)車載環(huán)視系統(tǒng)的合成圖像進(jìn)行特征匹配的方法判斷車輛是否轉(zhuǎn)向，但該方法計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)法滿足快速實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向狀態(tài)判斷的需求，實(shí)用性不高；再如，2015年5月22日公開的，公開號(hào)為104537649的國(guó)內(nèi)發(fā)明《一種基于圖像模糊度比較的車輛轉(zhuǎn)向判斷方法及系統(tǒng)》通過比較對(duì)灰度和色階敏感的圖像ROI區(qū)域的圖像模糊度來判斷車輛是否轉(zhuǎn)向，但該方法在同一幅圖像上劃分ROI區(qū)域，導(dǎo)致計(jì)算的ROI區(qū)域圖像模糊度的差值很小，以圖像模糊度差值為依據(jù)的轉(zhuǎn)向判斷誤差較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置，用以解決傳統(tǒng)車輛轉(zhuǎn)向判斷方法在進(jìn)行轉(zhuǎn)向意圖判斷時(shí)可能造成較大誤差或者誤判的問題。

為實(shí)線上述目的，本發(fā)明所述技術(shù)方案如下：

一方面，提供了一種基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別裝置，所述裝置包括：

雙目攝像頭，圖像處理模塊，以及轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢測(cè)裝置。其中：

雙目攝像頭，用于沿行駛方向拾取車輛前方圖像，其左右攝像頭拍攝的圖像具有公共ROI圖像區(qū)域；

圖像處理模塊：用于接收和緩存雙目攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)；

轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢測(cè)裝置：用于根據(jù)雙目攝像頭拾取的車輛前方圖像確定車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)，包括：

雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置，其通過比較左攝像頭和右攝像頭對(duì)公共ROI圖像的光流場(chǎng)而計(jì)算出公共ROI圖像的光流差；

轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定裝置，其根據(jù)雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置計(jì)算的光流差來判斷車輛是否處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)；其中包括：

水平方向光流計(jì)算裝置：其確定由雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置所計(jì)算的光流水平分量值；

水平方向光流統(tǒng)計(jì)裝置：其根據(jù)由水平方向光流計(jì)算裝置所計(jì)算的連續(xù)至少100幅行駛圖像光流水平分量值的差值的平均值和方差來判斷車輛的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和轉(zhuǎn)向方向；

另一方面，一種基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法，根據(jù)車輛轉(zhuǎn)向時(shí)，外側(cè)車輪速度大于內(nèi)側(cè)車輛速度，因此雙目攝像頭中內(nèi)側(cè)攝像頭采集圖像的水平光流分量要小于外側(cè)攝像頭采集圖像的水平光流分量，因此，通過對(duì)雙目攝像頭中左、右攝像頭采集圖像的公共ROI區(qū)域的水平光流分量的量化和比較，從而判斷車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和方向。所述方法包括：

圖像采集過程、圖像提取過程、光流計(jì)算過程、光流差統(tǒng)計(jì)過程和轉(zhuǎn)向判斷過程，其中：

所述圖像采集過程：用于雙目攝像頭實(shí)時(shí)采集車輛每個(gè)時(shí)刻的行駛圖像；

所述圖像提取過程：用于接收所述的左、右攝像頭拍攝的行駛圖像，并分別提取左、右攝像頭拍攝圖像的公共圖像區(qū)域構(gòu)成ROI區(qū)域；

所述光流計(jì)算過程：用于將得到的左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)，采用全局或局部光流法分別計(jì)算得到左目攝像頭ROI區(qū)的光流和右目攝像頭ROI區(qū)光流，并分別計(jì)算左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值；

所述光流差統(tǒng)計(jì)過程：用于統(tǒng)計(jì)出至少100幅所述行駛圖像的左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值的差值，再由各差值計(jì)算得到左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)之間光流水平分量值的差值的均值和方差；

所述轉(zhuǎn)向判斷過程：用于由所述光流差統(tǒng)計(jì)過程計(jì)算得到的均值和方差，判斷車輛的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和轉(zhuǎn)向方向，該過程可以進(jìn)一步具體為：

步驟20：接收計(jì)算當(dāng)前行駛圖像的左目攝像頭ROI區(qū)光流水平分量值GL和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值GR及其對(duì)應(yīng)的差值M；

步驟21：查詢本地是否有左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值的差值均值和方差可供調(diào)用；若是，則跳轉(zhuǎn)步驟23；若否則返回步驟20；

步驟22：計(jì)算閾值Th=e+3σ，其中e和σ分別表示所述光流差統(tǒng)計(jì)過程中統(tǒng)計(jì)得到的至少當(dāng)前行駛圖像之前100幅圖像的左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值的差值的均值和方差；

步驟23：判斷M是否大于閾值Th，若是，則表示車輛當(dāng)前處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)步驟24；若否，則表示車輛當(dāng)前不處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；

步驟24：判斷GL是否大于GR：若是，則表示向左的水平光流分量更大，即右側(cè)車輪處于彎道外側(cè)，車輛當(dāng)前向左轉(zhuǎn)彎；若否，則表示向右的水平光流分量更大，即左側(cè)車輪處于彎道外側(cè)，車輛當(dāng)前向右轉(zhuǎn)彎。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

1、通過水平光流計(jì)算，對(duì)雙目攝像頭采集圖像的公共ROI區(qū)域的水平光流進(jìn)行量化和比較，從而判斷車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和方向，計(jì)算量小，誤差小，可以滿足實(shí)時(shí)快速判斷車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和方向的需求；

2、提取雙目攝像頭中左、右攝像頭采集圖像的公共ROI區(qū)域進(jìn)行水平光流計(jì)算，使得所采集到圖像受速度差引起水平光流變化的范圍和程度相同，能夠保證判斷的準(zhǔn)確性；

3、由于車輛在不同速度下左、右攝像頭采集圖像的公共ROI區(qū)域的水平光流分量的變化率本身會(huì)有差別，轉(zhuǎn)向引起的水平光流分量的差值在不同速度下的范圍也會(huì)有所不同，通過統(tǒng)計(jì)連續(xù)多幅左、右攝像頭采集圖像的公共ROI區(qū)域圖像的水平光流分量差值的均值和方差，可以供轉(zhuǎn)向判斷模塊參考決策做出正確的車輛轉(zhuǎn)向判斷；

4、與雷達(dá)、GPS、陀螺儀等設(shè)備比較而言，攝像頭的成本較低，因此，本發(fā)明利用雙目攝像頭作為數(shù)據(jù)采集設(shè)備，具有成本低的優(yōu)勢(shì)，特別適用于后裝車輛輔助安全系統(tǒng)；

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置整體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置的雙目攝像頭中左、右攝像頭拍攝的圖像具有公共ROI圖像區(qū)域；

圖3為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置中轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置的實(shí)施例操作的處理流程圖；

圖5為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置所計(jì)算的攝像頭ROI區(qū)的光流圖像；

圖6為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置根據(jù)攝像頭ROI區(qū)光流圖像所分解的水平光流分量圖像；

圖7為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置根據(jù)攝像頭ROI區(qū)光流圖像所分解的垂直光流分量圖像；

圖8為本發(fā)明提出的基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置的一實(shí)施例的轉(zhuǎn)向判斷流程圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供一種基于雙目視覺的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)判別方法及裝置，其中：

如圖1所示的整體結(jié)構(gòu)圖，包括：雙目攝像頭11，圖像處理模塊12，以及控制部分13?？刂撇糠?3主要由微處理器組成并包含轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢測(cè)裝置14。其中：

雙目攝像頭11：用于沿行駛方向拾取車輛前方圖像。如圖2所示，其左右攝像頭拍攝的圖像具有公共ROI圖像區(qū)域112；

圖像處理模塊12：用于接收和緩存雙目攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)；

如圖3所示，轉(zhuǎn)向狀態(tài)檢測(cè)裝置14：用于根據(jù)雙目攝像頭拾取的車輛前方圖像確定車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)，包括：

雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置141，其通過比較左攝像頭和右攝像頭對(duì)公共ROI圖像的光流場(chǎng)而計(jì)算出公共ROI圖像的光流差；

轉(zhuǎn)向狀態(tài)判定裝置142，其根據(jù)雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置計(jì)算的光流差來判斷車輛是否處于轉(zhuǎn)向狀態(tài)；其中包括：

水平方向光流計(jì)算裝置143：其確定由雙目攝像頭公共ROI圖像光流計(jì)算裝置所計(jì)算的光流水平分量值；

水平方向光流統(tǒng)計(jì)裝置144：其根據(jù)由水平方向光流計(jì)算裝置所計(jì)算的連續(xù)至少100幅行駛圖像光流水平分量值的差值的平均值和方差來判斷車輛的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和轉(zhuǎn)向方向。

參照?qǐng)D4所示的流程圖，給出按上述配置的本發(fā)明的一實(shí)施例操作的描述：

步驟S1：圖像采集

雙目攝像頭實(shí)時(shí)采集車輛每個(gè)時(shí)刻的行駛圖像；

步驟S2：圖像提取

接收所述的左、右攝像頭拍攝的行駛圖像，其中CCD的水平方向被定義為x方向，CCD的垂直方向被定義為y方向，分別提取左、右攝像頭拍攝圖像的公共圖像區(qū)域構(gòu)成ROI區(qū)域，如圖2所示；

步驟S3：光流計(jì)算

將得到的左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)，采用全局或局部（微分法或者匹配法）光流法分別計(jì)算得到左目攝像頭ROI區(qū)的光流和右目攝像頭ROI區(qū)光流，計(jì)算出來的光流具有x分量和y分量，如圖5所示；

左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流被分解為x軸方向水平分量和y軸方向垂直分量，如圖6所示和圖7所示。其中，水平分量的長(zhǎng)度被用作一個(gè)標(biāo)量以代表正值或者負(fù)值（例如：定義方向向左的x軸方向水平分量值為負(fù)值，方向向右的x軸方向水平分量值為正值）；

步驟S4：光流差統(tǒng)計(jì)

計(jì)算在步驟S3中所確定的水平分量值的差值；

統(tǒng)計(jì)至少100幅行駛圖像的上述差值，并計(jì)算得到差值的均值和方差；

步驟S5：轉(zhuǎn)向判斷

由上述光流差統(tǒng)計(jì)得到的均值和方差，判斷車輛的車輛轉(zhuǎn)向狀態(tài)和轉(zhuǎn)向方向，具體過程為：

步驟20：接收計(jì)算當(dāng)前行駛圖像的左目攝像頭ROI區(qū)光流水平分量值GL和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值GR及其對(duì)應(yīng)的差值M；

步驟21：查詢本地是否有左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值的差值均值和方差可供調(diào)用；若是，則跳轉(zhuǎn)步驟23；若否則返回步驟20；

步驟22：計(jì)算閾值Th=e+3σ，其中e和σ分別表示所述光流差統(tǒng)計(jì)過程中統(tǒng)計(jì)得到的至少當(dāng)前行駛圖像之前100幅圖像的左目攝像頭ROI區(qū)和右目攝像頭ROI區(qū)的光流水平分量值的差值的均值和方差；

步驟23：判斷M是否大于等于閾值Th，若是，則表示車輛當(dāng)前處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，跳轉(zhuǎn)步驟24；若否，則表示車輛當(dāng)前不處于轉(zhuǎn)彎狀態(tài)；

步驟24：判斷GL是否大于GR：若是，則表示向左的水平光流分量更大，即右側(cè)車輪處于彎道外側(cè)，車輛當(dāng)前向左轉(zhuǎn)彎；若否，則表示向右的水平光流分量更大，即左側(cè)車輪處于彎道外側(cè)，車輛當(dāng)前向右轉(zhuǎn)彎；

上述的實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍，因此，依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。