車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(Lane Departure Warning System)是ADAS系統(tǒng)的重要功能之一,可以根據(jù)前方道路情況和自車位置的關(guān)系,來檢測和判斷車輛偏離車道的潛在危險(xiǎn),并對(duì)駕駛員進(jìn)行及時(shí)提醒,避免因駕駛員疏忽、分心等原因而造成車道偏離事故。

據(jù)美國道路安全機(jī)構(gòu)研究表明:約有50%的汽車交通事故是因?yàn)槠嚻x正常行駛車道引起的,車道偏離也被看成車輛側(cè)翻事故的主要原因。而車道偏離警示系統(tǒng)則能將事故死亡率降低86%。

目前國內(nèi)對(duì)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)有明確的標(biāo)準(zhǔn)體系,國標(biāo)GB/T 26773-2011《智能運(yùn)輸系統(tǒng) 車道偏離報(bào)警系統(tǒng) 性能要求與檢測方法》,規(guī)定了對(duì)乘用車和商用車車道偏離報(bào)警的要求。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T883-2014《營運(yùn)車輛行駛危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》也基于GB/T 26773對(duì)營運(yùn)類車輛的車道偏離狀態(tài)報(bào)警功能進(jìn)行了說明。

LDWS系統(tǒng)主要包含三大模塊:環(huán)境感知、偏離決策和預(yù)警輸出。首先通過攝像頭等傳感器獲取前方道路環(huán)境信息,然后結(jié)合自車的行駛狀態(tài)、與車道線的距離、以及車道偏離的越界時(shí)間來判斷車輛偏離情況,并根據(jù)預(yù)警規(guī)則決定是否發(fā)出預(yù)警信息。

LDWS基本流程示例

LDWS通過車載攝像頭等傳感器來感知環(huán)境,因此前期攝像頭的安裝、標(biāo)定和校對(duì)會(huì)影響后期的檢測準(zhǔn)確度。比如在虹軟方案中,會(huì)將ADAS攝像頭安裝在車輛擋風(fēng)玻璃正中間,使前方道路清晰可見;并調(diào)整攝像頭的俯仰角,讓359°的地平線與遠(yuǎn)處的地平線(地面與天空相交的線)重合,保證地平線在視野中央位置:此時(shí)若車輛在車道內(nèi)居中直行,則左右車道線對(duì)稱顯示在畫面兩側(cè)。

ADAS攝像頭安裝位置示意

同時(shí),為了排除車身存在的干擾因素,虹軟算法在實(shí)際應(yīng)用和標(biāo)定時(shí),還將車身寬度、車輪與攝像頭的相對(duì)位置、車頭與攝像頭的相對(duì)位置均加入到預(yù)設(shè)指標(biāo)中,由此可以適配不同外觀形態(tài)的車輛,且能更準(zhǔn)確地判斷車身與車道線的距離,使預(yù)警系統(tǒng)更為精準(zhǔn)。

虹軟ADAS攝像頭標(biāo)定示例

在通過攝像頭初步獲取環(huán)境信息后,LDWS需要進(jìn)行車道線檢測、車道線跟蹤以及車道偏離檢測這三大重要步驟。

虹軟的車道線檢測是基于深度學(xué)習(xí)的,在捕捉道路圖像后,先截取其中感興趣的圖像區(qū)域,并通過卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將圖像中的車道線特征提取出來,據(jù)此可以預(yù)測選取的感興趣區(qū)域內(nèi)是否有車道線以及車道參數(shù)、方向和位置。但在車道線檢測過程中,常常會(huì)出現(xiàn)很多干擾因素,諸如車道線磨損、樹蔭遮擋、積水影響等等情況,都會(huì)導(dǎo)致車道線檢測誤差,于是又用車道線跟蹤來幫助提升算法檢測的魯棒性。

車道線跟蹤,是利用車輛行駛時(shí)環(huán)境信息數(shù)據(jù)的連續(xù)性和關(guān)聯(lián)性,通過多張圖像信息,在前一時(shí)刻檢測結(jié)果的基礎(chǔ)上預(yù)判下一時(shí)刻車道線的位置和方向。常用的是基于濾波法來確定下一幀感興趣區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)檢測車道線,以減少檢測時(shí)間以及其他干擾因素影響。

車道線檢測和跟蹤圖示

虹軟LDWS算法中檢測和跟蹤的目標(biāo)車道線功能符合行標(biāo)JT/T883要求,車道偏離報(bào)警能檢測到以下車道線并進(jìn)行有效預(yù)警:

黃色和白色實(shí)線

黃色和白色虛線

雙黃和雙白實(shí)線

雙黃和雙白虛線

黃色和白色虛實(shí)線

完成車道線檢測和跟蹤后,就可以進(jìn)一步判斷車道偏離情況。虹軟通過深度學(xué)習(xí)方法檢測出畫面中的所有車道線,結(jié)合實(shí)際駕駛情況,主要檢測自車當(dāng)前所在的車道線,即離自車最近的兩條車道線。根據(jù)自車車身與所在車道左右車道線之間的橫向距離以及橫向距離的變化,來判斷車輛是否出現(xiàn)車道偏離狀況。判斷邏輯與主流方法一樣,主要參照了國標(biāo)GB/T 26773——其中定義了報(bào)警臨界線、最早報(bào)警線、最晚報(bào)警線和車道偏離點(diǎn)等,并由此計(jì)算出報(bào)警的觸發(fā)時(shí)機(jī)。

TTLC為出現(xiàn)車道偏離所需時(shí)間,D指的是車輛特定部位(車身)與車道邊界的橫向距離,v則為車輛偏離速度。在劃定好LLTC值的情況下,報(bào)警臨界線會(huì)受偏離速度影響而變化,但最早報(bào)警線位置一般在車道線內(nèi)0.75-1.5m的范圍內(nèi)浮動(dòng)。

針對(duì)最遲報(bào)警線,乘用車和商用車的要求有所差異,乘用車最遲警報(bào)線為車道線邊界外側(cè)0.3米,商用車則為1米。車道偏離預(yù)警系統(tǒng)須在汽車越過最早報(bào)警線、未碰到最遲報(bào)警線期間觸發(fā)。

通過實(shí)車道路測試,虹軟車道偏離檢測的檢出率和準(zhǔn)確率均在95%以上 ,誤檢率低。

車道線偏移報(bào)警檢測測試示例

在乘用車和商用車前后裝領(lǐng)域,虹軟視覺ADAS技術(shù)經(jīng)過了長時(shí)間的驗(yàn)證,有很多成熟的落地使用案例,獲得了業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)可,但提升精度、提高速率、降低成本仍是不斷優(yōu)化迭代的方向。

審核編輯 黃昊宇