[发明专利]一种基于Bézier曲线的车道线重构方法

权利要求书

1.一种基于Bézier曲线的车道线重构方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤101：等待图片输入，建立图像坐标系，设定最大图像处理区域；坐标系以图像左下角点为坐标原点，水平向右为x轴的正向，垂直向上为y轴的正向；

步骤102：对当前输入的图片，利用灰度特征和梯度特征1，搜索左车道线和右车道线起始点的所在块，若搜索到，则采用最大类间方差法对起始点的所在块进行二值化处理，得到块中车道线的外侧边缘线上的最低点，最低点就是当前段车道线的局部起始点；若左车道线和右车道线起始点的所在块均未搜索到，则执行步骤101读取下一幅图片；

利用梯度特征1搜索左车道线时，搜索点为左侧最低点，扩展得到n×n的块，n为像素个数，取3、5或9，并设第i（1≤i<n）行中从左到右的第1个至第n-i个像素点位于道路上，块中剩余像素点位于左车道线上，根据式（1）确定梯度特征1值；采用梯度特征1搜索右车道线时，搜索点作为右侧最低点，扩展得到n×n的块，并设第i（1≤i<n）行中从右到左的第1个至第n-i个像素点位于道路上，块中剩余像素点位于右车道线上，根据式（1）确定梯度特征1值；当y∈[0,45]时，n取9，当y∈(45,90]时，n取5；y∈(90,150]时，n取3；块大小的单位为像素；像素个数n定义为块的大小；

T＝M₁-M₂   （1）

其中，T表示梯度特征值，M₁表示车道线上的像素点和搜索点的灰度均值；M₂表示道路上的像素点的灰度均值；

步骤103：设置下一个包含有车道线外侧边缘线块的搜索范围，在范围内搜索梯度特征1值最大的块，如果搜索到的块的灰度特征值大于灰度特征的阈值，且梯度特征1值大于梯度特征1的阈值，则得到一个包含有车道线外侧边缘线的块，执行步骤104，否则，执行步骤105；

搜索范围的设置方法是：设置x∈[x₁+(x₁-x₂)-e,x₁+(x₁-x₂)+e]，y＝y₁+n；其中，x₁和y₁分别为前一个车道线外侧边缘线所在块的搜索点横坐标和纵坐标，x₂为再前一个车道线外侧边缘线所在块的搜索点横坐标，当没有再前一个车道线外侧边缘线所在块时，x₂=0，当出现间断时，x₁-x₂取平均值；n为前一个车道线所在块的大小；e为调节常数，当y首次大于或等于45时e=13，当y首次大于或等于90时e=9，其它情况下e=7；

步骤104：判断当前是否满足搜索停止条件，如果满足执行步骤110，否则执行步骤103；所述的搜索停止条件为：（1）当前搜索点y值大于150；或者（2）x值小于0或大于319；或者（3）右车道线搜索点进入左车道线终点切线的左侧；

步骤105：判断当前是否满足可变向搜索条件，若是，执行步骤106，否则，执行步骤108；可变向搜索条件为：当搜索左车道线时，需y>=60；当搜索右车道线时，需搜索到的左车道线没有出现变向，并且左车道线的起点斜率和终点斜率之差大于0.4；

步骤106：重置搜索范围进行变向搜索，在范围内搜索梯度特征2值最大的块，判断搜索到的块的灰度特征值大于灰度特征的阈值，且梯度特征2值大于梯度特征2的阈值，如果是，则将该块标记为转弯的包含有车道线外侧边缘线的块，确定搜索下一个块的y值，然后执行步骤107，否则，执行步骤108；

利用梯度特征2搜索左车道线时，搜索点作为右侧最低点，扩展得到n×n的块，并设第i（1<i≤n）行中从左到右的第1个至第i-1个像素点位于道路上，块中剩余像素点位于左车道线上，根据式（1）确定梯度特征2值；利用梯度特征2搜索右车道线时，搜索点作为左侧最低点，扩展得到n×n的块，并设第i（1<i≤n）行中从右到左的第1个至第i-1个像素点位于道路上，块中剩余像素点位于右车道线上，根据式（1）确定梯度特征2值；

步骤107：判断当前是否满足搜索停止条件，如果满足执行步骤110，否则，执行步骤106；搜索停止条件与步骤104中的搜索停止条件相同；

步骤108：采用间断搜索机制寻找包含车道线外侧边缘线的块，如果寻找到，将该块设置为本段车道线局部起始块，采用最大类间方差法对该块进行二值化处理，得到块中车道线的外侧最低点，然后执行步骤103，如果不存在，执行步骤109；所述的间断搜索机制是指：连接当前段车道线中首末两个包含有车道线外侧边缘线的块的搜索点，得到一条直线，以此直线为基准设置搜索范围，搜索间断后包含有车道线的块；

步骤109：判断当前是否满足搜索停止条件，如果满足，执行步骤110，否则，执行步骤108；搜索停止条件为下面4个中的任意一个：（1）当前搜索点y值大于150；（2）x值小于0或大于319；（3）从y>=90开始，此次间断块个数大于9；（4）右车道搜索点进入左车道线终点切线的左侧；

步骤110：采用最大类间方差法分别对得到的所有块进行二值化处理，最后得到m个车道线的外侧最低点P_i（i=0,2,3,…,m-1），m代表块总数，对于得到的标记为转弯的块，得到对应的变向点P_s；

步骤111：将车道划分为直道、小弯道和大弯道三种路况，划分方法是：当P_s不存在或者s>m-3且s>2×(m-1)/3时，车道为直道或者小弯道，执行步骤112；否则，车道为大弯道，执行步骤113；

步骤112：使用一条二次Bézier曲线构造车道线，二次Bézier曲线的起点为P₀，终点为P_m-1，将起点和终点作为曲线的第一个和第三个控制点，设置曲线第二个控制点的搜索区域，并搜索最优控制点，得到的二次Bézier曲线就是重构的车道线；

步骤113：使用两条二次Bézier曲线构造车道线，第一条Bézier曲线的起点P₀，终点为P_s-1，第二条Bézier曲线的起点为P_s-1，终点为P_m-1；对于每条Bézier曲线，将起点和终点作为曲线的第一个和第三个控制点，设置曲线第二个控制点的搜索区域，并搜索最优控制点，最后得到的两条二次Bézier曲线就是重构的车道线。