驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法技术

本申请涉及一种驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，包括获取行车图像；对行车图像进行灰度处理，得到行车图像的灰度图片；对灰度图片进行区域生长处理，得到行车图像的二值化图片；对二值化图片进行边缘检测，提取二值化图片中的道路边缘线；将道路边缘线引入直角坐标系，得道路边缘线所包含的各边缘像素块的坐标和中心像素块的坐标；对各边缘像素块编号并进行固有线形指标计算，得到各边缘像素块的中心距离以及各边缘像素块的曲率；结合像素块的中心距离以及像素块的曲率，计算道路边缘线的线形偏度、线形峰度和线形曲率。能提取驾驶员视角下道路固有几何特征，将驾驶员视角下空间曲面的特点描述出来，便于描述驾驶员视角下的道路线形。角下的道路线形。角下的道路线形。

【技术实现步骤摘要】
驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法


[0001]本申请涉及道路线形安全性
，尤其涉及一种驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法。

技术介绍

[0002]道路是车辆运动的承载体，更是诱导驾驶行为的主体。驾驶人在道路空间中行驶，需要不断观察道路线形的变化，并操控车辆进行加减速和转弯以适应道路线形的变化，从而达到安全、舒适的行车效果。
[0003]受“平
‑
纵”拆分
‑
拼凑式的道路线形设计模式影响，现有的道路线形安全性评估方法的评价对象主要集中在道路的平纵线形，这类方法由道路的平纵线形提取道路的线形几何特征，重点关注道路平纵线形中的某个点上线形几何特征的安全阈值，通过建立线形几何特征与车辆行驶轨迹、运行速度等的关系模型来对道路线形的安全性进行评估。
[0004]然而，从驾驶人的角度出发，道路线形除了需要满足车辆运动学约束以外，还应当符合驾驶人对道路线形变化进行感知并采取相应操作的行为能力的需求。车辆行驶的轨迹不仅取决于道路的平纵线形，还取决于驾驶员对真实道路情况的判断。驾驶员视角下的道路是一个空间曲面，曲面的弯曲程度、平滑程度都会对驾驶员的视觉造成影响，由道路平纵线形所提取的道路线形特征，无法描述空间曲面的几何特征。因此，需要一种能够提取驾驶员视角下道路的固有几何特征的方法，以便于描述驾驶员视角下的道路线形。

技术实现思路

[0005]为解决上述研究中的不足之处，本申请提出一种驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，能够提取驾驶员视角下道路的固有几何特征，以便于描述驾驶员视角下的道路线形。
[0006]本申请实施例提供一种驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，包括如下：
[0007]获取行车图像；
[0008]对行车图像进行灰度处理，得到行车图像的灰度图片；
[0009]对灰度图片进行区域生长处理，得到行车图像的二值化图片；
[0010]对二值化图片进行边缘检测，提取二值化图片中的道路边缘线；
[0011]建立平面直角坐标系，将道路边缘线引入平面直角坐标系中，得到道路边缘线所包含的各边缘像素块的坐标以及位于道路边缘线重心处的中心像素块的坐标；
[0012]对各边缘像素块编号并进行固有线形指标计算，得到各边缘像素块的中心距离以及各边缘像素块的曲率，计算公式如下：
[0013][0014][0015]式中，编号为t的边缘像素块的坐标为(x
t
,y
t
),中心像素块的坐标为(x
c
,y
c
)，θ
t
为编号为t的边缘像素块的正切角度，z(t)为编号为t的边缘像素块的中心距离，z
′
(t)为编号为t的边缘像素块的曲率；
[0016]结合各边缘像素块的中心距离以及各边缘像素块的曲率，计算道路边缘线的线形偏度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：
[0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024]式中，z(t)为编号为t的边缘像素块的中心距离；z
′
(t)为编号为t的边缘像素块的曲率；m
r
为所有边缘像素块的中心距离集合的r阶原点矩；u
r
为所有边缘像素块的中心距离集合的r阶中心距；m
′
r
为所有边缘像素块的曲率集合的r阶原点矩；u
′
r
为所有边缘像素块的曲率集合的r阶中心矩；N为边缘像素块总数；F1为道路边缘线的线形偏度；F2为道路边缘线的线形峰度；F3为道路边缘线的线形曲率。
[0025]本申请实施例提供的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，能提取驾驶员视角下的道路固有几何特征，通过这些道路固有几何特征能够将驾驶员视角下空间曲面的特点描述出来，从而能便于描述驾驶员视角下的道路线形。
[0026]在其中一种实施方式中，本申请实施例提供的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，所述获取行车图像包括，由车载拍摄设备获取车辆行驶过程中的行车图像，行车图像包含了道路以及道路周边环境。
[0027]在其中一种实施方式中，本申请实施例提供的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，所述车载拍摄设备为行车记录仪。
[0028]在其中一种实施方式中，本申请实施例提供的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，所述对灰度图片进行区域生长处理，得到行车图像的二值化图片包括，选取图像中道路区域内的一个像素点定为种子点，在种子点附近像素点进行颜色差比较，若颜色差值较近，则该像素点也成为种子点并继续生长，以此迭代让一个颜色相近区域内的所有像素点成为种子点，最终将所有种子点的数值定为255，其余像素点数值定为0，得到行车图像的二值化图片。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本申请的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法的流程示意图；
[0031]图2为本申请的驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法中引入平面直角坐标系的道路边缘线示意图；
[0032]图3为实施例中灰度图像的示意图；
[0033]图4为实施例中二值化图片的示意图；
[0034]图5为实施例中引入平面直角坐标系的道路边缘线示意图；
具体实施方式
[0035]相关技术中，受“平
‑
纵”拆分
‑
拼凑式的道路线形设计模式影响，现有的道路线形安全性评估方法的评价对象主要集中在道路的平纵线形，这类方法由道路的平纵线形提取道路的线形几何特征，重点关注道路平纵线形中的某个点上线形几何特征的安全阈值，通过建立线形几何特征与车辆行驶轨迹、运行速度等的关系模型来对道路线形的安全性进行评估。
[0036]例如，有学者提出在三维空间视角下对道路线形安全性展开评估，该方法以曲率、挠率为几何特征参数，通过对道路线形二维平面、纵断面的组合形式进行分类，根据空间几何数学原理，建立起各类平纵组合段的三维几何特征参数(曲率和挠率)的求解模型。在此基础上，计算道路线形中各点的曲率和挠率，获取各组合段起点、终点的曲率和挠率，从而得到各组合段曲率、挠率的变化情况，据此建立曲率、挠率变化与交通事故的关系模型，进而以事故的分级情况作为判别曲率变化、挠率变化是否安全的标准，也称为曲率一致性、挠率一致性评价，具体通过如下公式计算：
[0037][0038]式中，l为空间组合段中的桩号，K(l)为空间组合段中桩号为l处的曲率,i(l)为空间组合段中桩号为l处的纵坡,i(l)
′
为空间组合段中桩号为处的纵坡的变化率,k
p
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驾驶员视角下道路固有几何特征的提取方法，其特征在于，包括如下：获取行车图像；对行车图像进行灰度处理，得到行车图像的灰度图片；对灰度图片进行区域生长处理，得到行车图像的二值化图片；对二值化图片进行边缘检测，提取二值化图片中的道路边缘线；建立平面直角坐标系，将道路边缘线引入平面直角坐标系中，得到道路边缘线所包含的各边缘像素块的坐标以及位于道路边缘线重心处的中心像素块的坐标；对各边缘像素块编号并进行固有线形指标计算，得到各边缘像素块的中心距离以及各边缘像素块的曲率，计算公式如下：边缘像素块的曲率，计算公式如下：式中，编号为t的边缘像素块的坐标为(x
t
,y
t
),中心像素块的坐标为(x
c
,y
c
)，θ
t
为编号为t的边缘像素块的正切角度，z(t)为编号为t的边缘像素块的中心距离，z
′
(t)为编号为t的边缘像素块的曲率；结合各边缘像素块的中心距离以及各边缘像素块的曲率，计算道路边缘线的线形偏度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：度、线形峰度和线形曲率，计算公式如下：
式中，z(t)为编号...

【专利技术属性】
技术研发人员：何石坚，杨佳成，吕方誉，龙科军，谷健，邢璐，王杰，付红梅，刘歆怡，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：