基于实例分割的车道线检测算法

为实现在自动驾驶复杂场景下检测数量变化的车道线，提出一种基于实例分割的车道线检测算法。首先以ResNet18网络作为主干网络提取图像特征，采用特征金字塔网络进行特征融合。同时设计一种扩张卷积残差模块来提高检测的精度；然后基于车道线的位置进行实例分割，利用语义分割出的车道线点位置预测对应的聚类点位置，通过对聚类点采用DBSCAN聚类算法实现车道线实例区分。结果表明，该算法能够在复杂的自动驾驶场景下有效地进行多车道线检测，在CULane数据集和TuSimple数据集上的调和平均值分别达到75.2%和97.0%。     

基于分段学习模型的自动驾驶行为决策算法研究

在具有车道线的特定自动驾驶场景中,针对目前端到端的行为决策算法直接输入原始图像进行决策导致的网络模型迁移性差、预测精度欠佳、泛化能力不足等问题,提出一种基于分段学习模型的车辆自动驾驶行为决策算法。首先,基于GoogLeNet建立一种端到端的车道线检测网络模型,并引入车道中心线作为决策的重要线索提高算法的迁移能力,同时利用YOLOv3目标检测模型对本车道内前方最近障碍物进行位置检测;而后,经几何测量模型将两者检测结果转换成环境状态信息向量为决策做支撑;最后,构建基于长短期记忆(LSTM)网络的驾驶行为决策模型,根据编码的历史状态信息刻画出动态环境中车辆的运动模式,并结合当前时刻的状态推理得到驾驶行为参量。使用建立的真实驾驶场景数据集对模型分别进行训练、验证与测试,离线测试结果显示车道线检测模型的检测位置误差小于1.3%,车道内前方障碍物检测模型的检测精度达98%以上,驾驶行为决策网络模型表征预测优度的决定系数 大于0.7。为进一步验证算法的有效性,搭建了Simulink/PreScan联合仿真平台,多种工况下的仿真验证试验中多个评价指标均达到工程精度要求,实车测试的试验结果也表明该算法可实现复杂驾驶场景下平稳、准确无偏航的预测效果并满足实时性要求,且与传统端到端模式的算法相比,具有更好的迁移性和泛化能力。     

基于神经网络与最小二乘法的车道线检测算法研究

为提高车道线的检测精度和识别率,在构建新的道路模型基础上提出了一种基于BP神经网络与最小二乘法曲线模型的车道线检测算法。该算法运用具有方向性的线检测器对道路图像进行边缘检测,提取出道路边缘点;接着利用BP神经网络估计新的道路模型参数确定模型函数;根据新道路模型函数的上凸性,以函数最大值为分界点,分界点左侧为左车道线,右侧为右车道线,从而完成对左右车道线的检测;最后利用最小二乘法实现左右车道线重构。实验结果表明,所提出的算法的检测精度达到92.8%,适合多种道路状况下的车道线检测,具有较好的鲁棒性。     

基于直接线性变换的车道偏离预警系统

为了提高车道偏离预警系统的检测精度及其便利性,提出了一种在感应区域内建立搜索窗口的车道识别算法,并利用数字图像处理及分析技术对所获道路图像进行滤波、增强及边缘识别处理,然后通过直接线性变换法将所获取的车道边缘信号的像素坐标转换为道路二维物方坐标,最后根据所获车道线坐标及汽车预设坐标显现汽车行驶状态,继而联系汽车驾驶状况,达到对汽车行驶状态的监控和对车道偏离的预警功能,具有良好的发展前景。     

车辆自适应车道偏离识别算法研究

针对车辆在行驶时由于车道线检测方法单一,导致对直道线和弯道线检测效果不一致,从而影响车道偏离识别效果的问题,基于摄像头采集到的图像信息,提出了1种自适应车道偏离识别算法。该算法对车辆在直道行驶时采用偏离判断基准线法,而在弯道行驶时采用基于触线时间阈值法,分别对行驶状态进行车道偏离判断,该算法既保证了计算速度,又保证了结果的准确性。为了验证所提出方法的有效性,采用仿真的方法,使用车道偏离识别算法获取的数据,通过比例-积分-微分(PID)算法对车辆行驶状态进行控制,得到车辆在预期车道内的行驶状况,以此证明了所提出的车道偏离识别算法的有效性。     

联合图像处理和目标约束的车道线检测方法

针对车道线检测存在检测精度不够高、多峰值检测、受噪声干扰严重的问题，设计了道路图像前处理算法和目标约束（Target Constraint Range，TCR）算法结合的新型车道线检测算法。对灰度化的图像进行改进的中值滤波除噪，再基于最大类方差法，用Canny 算法提取车道线边缘。结合前处理算法，TCR算法通过目标区域划分和极角极径法来缩小检测范围，且运用算子[1 0 -1]和[-1 0 1]对车道左右双线分别进行边缘叠加处理来提高霍夫变换法（Hough Transform）的检测精度，在新的TCR下进行车道线跟踪，解决了车道线检测偏离问题，搭建了汽车试验平台和软件平台。试验结果表明，检测算法在直道和弯道行驶下的检测准确率分别为93.8%和91.6%，且能排除弱光照和强光照干扰。     

车辆辅助驾驶系统中的三车道检测算法

本文中提出了一种基于车道线特征的三车道检测算法。首先,在车道线预提取过程中对道路消失线以下部分的整个车道图像进行模糊化和边缘检测,并根据边缘点位置和方向角对消失点进行定位,同时基于消失点位置提取直线并结合车道模型对构成三车道的直线进行筛选和补充。接着在车道跟踪阶段,根据前一帧图像检测出的直线和消失点位置,对车道图像局部区域分别进行边缘点、直线的跟踪检测,并对消失点位置进行重定位。最后,对车道参数进行寻优以计算车道线曲率和车道宽度。试验结果表明,提出的边缘检测算法能有效检测模糊车道线边缘并抑制噪声,消失点和直线的检测方法耗时少且准确性高。在直线检测的基础上进行车道模型匹配能提高车道识别实时性,算法在车道线模糊、雨天、大雾和大曲率等环境下均具有较好的适应性。     

基于视觉及TLC概念的车辆跑偏检测方法研究

利用车载CCD摄像机获取道路图像,采用Sobel边缘检测技术获得含有道路边缘信息的图像,运用Hough直线检测原理检测出左右车道线.根据摄像机在车辆上的安装位置和俯仰角,建立图像坐标到世界坐标的变换关系,提取前轮外沿离最近车道线的距离;再应用国际通用的方法,根据车速估算出从当前时刻到前轮外沿触碰车道线的时间(TLC)并据此发出跑偏告警.以换道模拟跑偏驾驶的试验表明此方法可行、有效.     

基于FPGA的车道线检测系统开发

车道线检测系统是车道偏离预警装置(LDW)的核心.本文基于Xlinx的Spatran6平台,开发了LDW产业化所需的车道线检测算法和现场可编程门阵列(FPGA)电路,并通过软硬件协同仿真验证了系统性能.测试结果表明,该系统进入跟踪模式后,常规路况下识别准确率达100％,实时处理速度不低于30帧/s,能够适应弯道、夜间等...     

基于Canny算法的新型车道线检测率分析

新型车道线被认为是提升自动驾驶汽车环境感知能力的重要手段。现搭建了直道、弯道、交叉口的设施因素和晴天、雨天、夜间的天气因素耦合的9种道路交通场景,设置了全天候陶瓷微晶珠车道线和高对比度反光车道线两种典型的新型车道线,通过车载摄像头采集各道路交通场景下传统热熔型车道线和新型车道线图片,利用边缘检测Canny算法对图片进行检测与提取,并对比分析了Canny算法下新型车道线与传统车道线的检测率。结果表明,新型车道线的车道线检测率在9种道路交通场景下,相比传统热熔型车道线都有显著提升,晴天、雨天和夜间天气下分别提高24%、152%和145%。     

面向多元场景结合GLNet的车道线检测算法

各种复杂环境下路面车道线的高效精确检测是自动驾驶领域中车道偏离预警系统的关键性技术之一。由于车辆实际运行环境的复杂性和路面车道线的多样性，现有方法在车道线检测的准确性和鲁棒性上仍需不断增强。提出一种面向多元场景结合GLNet的车道线检测算法。首先采用改进Gamma校正对待检测路面图像预处理，消减光照不均匀、夜晚等环境干扰，增强车道线纹理。然后为增强数据集的多样性，在LaneNet网络的基础上引入对抗生成网络DCGAN，构建GLNet网络模型。该模型采用编码-解码的网络结构提取车道线特征（车道蒙板和像素点），通过DBSCAN聚类算法将不同车道线划分为不同的实体，使用H-Net网络学习的视觉转换矩阵优化并拟合输出车道线。最后基于已训练好的GLNet权重模型对车道线进行精确提取，并在Tusimple数据集和自制数据集上测试验证。试验结果表明：该方法的检测准确率可达97.4%，相较于基于LaneNet网络的车道线检测算法明显提高；DCGAN网络的加入丰富了数据集类型，并提高了该模型的表征及分类能力；DBSCAN聚类算法的平均聚类时间约为0.016 s，相较于Meanshift算法运行效率更高。所提出的方法考虑了不规范、环境复杂等多种道路类型的车道线检测任务，提升了对复杂噪声与多元场景的处理能力，在车辆辅助驾驶领域具有较好的鲁棒性和适用性。     

基于车辆位置与速度特征的驾驶行为模式分类方法

精细车辆轨迹中包含连续的时间戳、位置，以及速度等信息。通过对车辆轨迹数据进行量化表达与挖掘分析，可以实现对车辆行为模式的分类。现有研究大多关注对位置的聚类，很少对车速、加速度等特征进行研究分析，而车速等是反映驾驶行为模式的重要特征。为了将轨迹多维信息纳入分析框架，研究了基于位置与速度特征的车辆轨迹行为模式分类方法。为克服现有行为模式分类方法的维度单一性，运用豪斯多夫轨迹距离算法计算出位置和速度特征的综合距离矩阵，针对豪斯多夫距离算法鲁棒性差的缺点，采用单向豪斯多夫距离90%分位值对算法进行了改进，降低噪声影响。同时，引入了车辆位置和速度来进一步提高分类的准确性，运用多次分层聚类算法依次对位置与速度轨迹图进行分类，得到车辆位置和速度上的行为模式。以HighD数据集为样本，提取了三车道上的行车轨迹，验证了基于速度与位置特征的车辆行为模式分类方法。结果表明:①本方法可以得到位置和速度的综合行为模式，聚类平均准确率达到94.8%，优于DBTCAN准确率89.3%和t-Cluster准确率86.4%；②基于换道模式轨迹偏移率曲线的分析，得到了4种互异的典型车辆换道模式。该方法可利用多维轨迹数据对行车模式进行分类及行为辨识，在车辆轨迹分类与不良行为辨识方面具有应用潜力。      

基于道路模型的弯道检测研究与应用

基于机器视觉的弯道图像能提供车辆行驶道路环境的丰富信息,从建立弯道模型、提取车道线像素点以及拟合车道模型等步骤分析了传统基于道路模型的弯道检测方法,针对传统方法很难适用于多种不同形状弯道的特点,提出一种基于特征点提取的弯道检测新方法;介绍了弯道检测在车道偏离预警、弯道限速以及弯道防碰撞预警等领域的应用情况;最后提出弯道检测应该建立三维车道线模型、注重发展多传感器融合技术,提高其适用性和鲁棒性.     

Vision-based fusion of robust lane tracking and forward vehicle detection in a real driving environment

With the goal of developing an accurate and fast lane tracking system for the purpose of driver assistance, this paper proposes a vision-based fusion technique for lane tracking and forward vehicle detection to handle challenging conditions, i.e., lane occlusion by a forward vehicle, lane change, varying illumination, road traffic signs, and pitch motion, all of which often occur in real driving environments. First, our algorithm uses random sample consensus (RANSAC) and Kalman filtering to calculate the lane equation from the lane candidates found by template matching. Simple template matching and a combination of RANSAC and Kalman filtering makes calculating the lane equation as a hyperbola pair very quick and robust against varying illumination and discontinuities in the lane. Second, our algorithm uses a state transfer technique to maintain lane tracking continuously in spite of the lane changing situation. This reduces the computational time when dealing with the lane change because lane detection, which takes much more time than lane tracking, is not necessary with this algorithm. Third, false lane candidates from occlusions by frontal vehicles are eliminated using accurate regions of the forward vehicles from our improved forward vehicle detector. Fourth, our proposed method achieved robustness against road traffic signs and pitch motion using the adaptive region of interest and a constraint on the position of the vanishing point. Our algorithm was tested with image sequences from a real driving situation and demonstrated its robustness.     

基于M形深度架构的非结构化道路可行驶区域推荐模型

针对边界模糊、路况多变的非结构化道路，为满足智能汽车在正常、应急等复杂行驶工况下对可行驶区域的视觉检测需求，提出一种在M形深度架构下融合多尺度交互策略和双重注意力机制的可行驶区域推荐模型，能够在复杂驾驶场景中精细分割出非结构化道路的强推荐、弱推荐、不推荐行驶区域。首先，在编码器-解码器的骨架基础上，构建倒金字塔式的多尺度分层输入和分层输出结构，以有效融合非结构化道路的浅层形态学特征与深层语义信息，并平衡模型在不同尺度上的预测偏倚，提升复杂驾驶场景下对多尺度与变尺度目标的分割精度；其次，构建集成通道注意力和空间注意力的跳跃连接结构，使模型在实现编码特征与解码特征高效传递的同时，聚焦于学习与道路可行驶性相关的重要特征，进一步强化模型对非结构化道路的检测性能。通过多种途径构建包含城郊、乡村、园区等真实场景的非结构化道路驾驶数据集。试验结果表明：得益于M形深度架构对多尺度交互策略和双注意力机制的融合，提出的模型在多种真实驾驶场景下均能较好地实现强推荐行驶区域、弱推荐行驶区域、不推荐行驶区域和背景区域的精细分割，平均交并比达到92.46%，平均检测速度达到22.7帧·s^-1；与现有其他主流模型相比，提出的模型兼顾了分割精度和时间效率，在非结构化道路可行驶区域检测任务上有明显优势。     

基于随机参数Logit模型的校车事故伤害严重程度分析

为深入分析安全因素对校车事故伤害严重程度的影响，探寻事故数据中未观察到的异质性，基于随机参数Logit模型从驾驶员、车辆、道路特征及环境4个方面构建校车事故伤害严重程度模型。结果表明:①涉事车辆数为2辆且对应参数服从正态分布时，不发生死亡受伤事故的概率为83.84%；②驾驶员年龄35~44岁、涉事车辆数为1辆时，死亡受伤事故概率均降低0.58%；③道路限速值为40~50 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.35%，道路限速值大于60 km/h时发生死亡受伤事故概率增加0.96%；④安全气囊状态打开，死亡受伤事故概率增加2.35%；⑤交通控制方式为车道标线时可能伤害事故概率增加1.85%，控制方式为中央分隔带时未受伤事故概率降低1.44%，死亡受伤事故发生概率却增加0.48%；⑥不安全时倒车转弯时发生可能伤害事故概率降低0.42%，分心驾驶、未按规定车道行驶、跟车太近和其他（饮酒）时未受伤事故概率分别增加1.36%，0.56%，0.39%和0.97%，可能受伤事故和死亡受伤事故发生概率却有所降低。      

基于高德导航数据与FOA-GRNN模型的驾驶倾向性辨识方法

为提升汽车主动安全功能,研究了1种基于高德导航数据的低成本、高精度驾驶倾向性辨识方法.基于高德软件开发工具构建动态驾驶数据采集应用程序,并融入个人智能终端以实现对行车数据的实时采集、处理与网络化存储.通过驾驶员生理、心理测试和实车实验获取不同驾驶倾向性驾驶员在导航行驶过程中由时间、速度和加速度推演的驾驶行为信息,采用主...     

基于车道线虚线角点检测的行车安全视距测算模型

开展行车视距调查对于营运期公路安全评价至关重要,这对车载条件下行车视距检测提出了要求.针对现有基于车道线图像特征点所构建的视距模型精确度不高的问题,提出了1种以车道线虚线角点为关键特征的行车安全视距测算模型.在车载设备获取的图像预处理基础上,采用轮廓跟踪法对车道线虚线轮廓进行提取,通过设定轮廓尖锐度阈值以实现对车道线虚...     

基于深度学习的船舶驾驶员疲劳检测算法

针对日益凸显的船舶值班人员疲劳驾驶问题，为有效预警值班驾驶员的疲劳状态，保障船舶航行安全，研究了基于深度学习的疲劳检测算法。考虑到船舶驾驶台空间大、背景复杂等特点，使用深度可分离卷积改进RetinaFace人脸检测模型，优化模型的检测速度；基于Channel Split和Channel Shuffle思想，结合批量归一化、全局平均池化等技术搭建改进的ShuffleNetV2网络，自动提取图像特征，识别眼睛、嘴巴的开闭状态；根据PERCLOS准则融合眼睛、嘴巴2个特征参数综合判定驾驶员是否疲劳。实验结果表明:改进后RetinaFace模型的检测速度由9.33帧/s提升至22.60帧/s，人脸检测精度和速度均优于多任务卷积神经网络（MTCNN）；改进的ShuffleNetV2网络识别眼睛、嘴巴状态的准确率高达99.50%以上；算法在模拟驾驶台环境中识别疲劳状态的精确率达到95.70%，召回率达到96.73%，均高于目前常见的Haar-like+Adaboost以及MTCNN+CNN疲劳检测算法。算法检测每帧图片仅需0.083 s，基本满足实时检测的要求。