车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备
阅读说明：本技术 车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备 (Method for detecting continuous illegal lane change of vehicle and computer equipment ) 是由 于乐乐 杜莹 张德全 于 2021-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备,该方法包括以下步骤：以自车中心为原点建立车辆坐标系；根据目标车辆质心位置的横向距离,判断目标车辆是否第一次变道开始以及第二次变道开始,分别记下目标车辆切入开始的时刻以及目标车辆切出开始的时刻；进而计算目标车辆连续变道的时间,判断目标车辆是否连续违法变道。本发明仅需利用自车的摄像头,就可以完成目标车辆连续违法变道的检测,减少了多传感器和感知融合算法的开发,降低了成本；利用自车摄像头采集目标车辆和车道线,降低了场景的提取成本；建立车辆坐标系,定位目标车辆质心位置的横向坐标参数,就能轻松地判断出变道时刻,从而确定目标车辆是否连续违法变道。(The invention provides a method for detecting continuous illegal lane change of a vehicle and computer equipment, wherein the method comprises the following steps: establishing a vehicle coordinate system by taking the center of the vehicle as an origin; judging whether the target vehicle starts changing lanes for the first time and the second time according to the transverse distance of the centroid position of the target vehicle, and respectively recording the starting time of switching in the target vehicle and the starting time of switching out the target vehicle; and further calculating the continuous lane changing time of the target vehicle and judging whether the target vehicle continuously illegally changes lanes. According to the invention, the target vehicle continuous illegal lane change detection can be completed only by utilizing the camera of the self vehicle, so that the development of a multi-sensor and perception fusion algorithm is reduced, and the cost is reduced; the target vehicle and the lane line are collected by the camera of the self vehicle, so that the extraction cost of the scene is reduced; a vehicle coordinate system is established, and the transverse coordinate parameter of the centroid position of the target vehicle is positioned, so that the lane changing time can be easily judged, and whether the target vehicle continuously changes lanes illegally is determined.)
技术领域
本发明属于车辆变道领域，具体涉及一种车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备。
背景技术
汽车连续变道是指汽车在较短时间内连续变换至少两个车道的行为，连续变道是非常危险的行为，也是违反交通法规的行为。在真实道路环境下，这种现象经常发生，因此设计一种检测车辆连续违法变道的方法是十分有意义的。
目前，监测车辆违法变道的方法主要是获取位于车辆前方的道路影像，并根据道路影像检测是否存在车道线穿越场景。当存在车道线穿越场景时，统计在设定时间段内发生车道线穿越场景的变道次数；基于在设定时间段内的变道次数，确定车辆是否存在连续变道驾驶行为，从而提醒驾驶员采取相关的安全措施，降低连续变道所导致的安全隐患与交通事故。
该方法是利用车辆前置摄像头和车辆相关控制器，采集实时路况信息，判断车辆变道参数，再利用相关控制器给出预警信息。但是根据道路影像判断车道线穿越场景比较复杂，所需要车辆传感器比较多，成本较高，且多个车辆传感器的数据的融合算法较复杂。此外，该方法是检测自身车辆违法变道，不能检测其他车辆。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备，检测目标车辆是否发生连续违法变道。
本发明所采用的技术方案如下：
一种车辆连续违法变道的检测方法，包括以下步骤：
获取自车宽度b和自车所在车道宽度w；
利用自车摄像头采集目标车辆和车道线，获取目标车辆质心位置以及自车距目标车辆一侧车道线的距离c；
以自车中心为原点建立车辆坐标系，计算目标车辆质心位置的横向距离；
判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足c+b/2；若是，则目标车辆第一次变道开始，记下目标车辆切入开始的时刻T1；
再判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足w-c-b/2；若是，则目标车辆第二次变道开始，记下目标车辆切出开始的时刻T2；
计算目标车辆连续变道的时间Ti＝T2-T1，根据Ti判断目标车辆是否连续违法变道。
优选地，记交通法规规定的连续变道的最小时间间隔为Tk，若Ti≤Tk，则目标车辆为连续违法变道。
优选地，该方法还包括：
自车摄像头采集目标车辆和车道线后，获取目标车辆的轴距l、以及目标车辆与车道线的实时夹角β；
判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足c+b/2-lcosβ；若是，则目标车辆第一次变道结束，记下目标车辆切入结束的时刻T3；
再判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足w-c-b/2+lcosβ；若是，则目标车辆第二次变道结束，记下目标车辆切出结束的时刻T4；
再次计算目标车辆连续变道的时间Tn，并计算Ti与Tn的均值，根据该均值判断目标车辆是否连续违法变道。
优选地，记交通法规规定的连续变道的最小时间间隔为Tk，若均值≤Tk，则目标车辆为连续违法变道。
优选地，自车所在车道宽度w由自车摄像头采集的车道线图像获取。
优选地，目标车辆前轮连线中点视为目标车辆质心位置。
一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述的车辆连续违法变道的检测方法。
本发明的有益效果为：
本发明的车辆连续违法变道的检测方法及计算机设备，仅需利用自车的摄像头，就可以完成目标车辆连续违法变道的检测，减少了多传感器和感知融合算法的开发，降低了成本；利用自车摄像头采集目标车辆和车道线，降低了场景的提取成本；建立车辆坐标系，定位目标车辆质心位置的横向坐标参数，就能轻松地判断出变道时刻，从而确定目标车辆是否连续违法变道。
附图说明
图1为车辆连续违法变道的检测方法流程图；
图2为目标车辆切入开始时刻示意图；
图3为目标车辆切入结束时刻示意图；
图4为目标车辆切出开始时刻示意图；
图5为目标车辆切出结束时刻示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。
本发明主要利用自车前置摄像头来获取目标车辆位置、角度数据以及车道线位置，利用车辆坐标系定位目标车辆的横向距离，从而判断目标车辆是否变道，进而计算出变道时间，对目标车辆是否发生连续违法变道行为进行判断。
判断车辆是否连续两次违法变道需采集一些参数，如表1所示：
表1连续违法变道相关参数
参数来源
参数名称
单位
车辆基本信息
本车宽度b
m
车辆基本信息
目标车辆轴距l
m
车辆基本信息
目标车辆切入时刻侧偏角β<sub>1</sub>
°
车辆基本信息
目标车辆切出时刻侧偏角β<sub>2</sub>
°
道路基本信息
自车所在车道宽W
m
前置摄像头
本车距目标车辆一侧车道线的距离c
m
其中，本车宽度b需提前设置。目标车辆轴距l可由前置摄像头拍摄的图片确定，例如图像处理获取轴距长度；判断车型，进而根据车型获取对应车型的轴距长度，也可以由其他传感器测得。目标车辆切入时刻侧偏角β1和β2，为目标车辆长轴中心线与车道线的夹角，可由图像处理算法获取，也可以由其他传感器测得。自车所在车道宽W，可提前设置，亦可由前置摄像头拍摄的图片确定。本车距目标车辆一侧车道线的距离c可由前置摄像头在本车的位置及其拍摄的图片确定。
根据表1所示参数信息，根据本车建立车辆坐标系，坐标系原点优选为本车长轴中心线上和前置摄像头所在位置。在本实施例中，以本车中心点作为坐标系原点。根据车辆坐标系定位目标车辆的横向位置，从而判定在相应时间内是否存在连续变道的行为。
车辆在发生变道行为时主要存在以下几种位置情况：车辆第一次变道，切入开始时刻(目标车辆的质心过车道线)详情见图2，切入结束时刻(后轮连线中点过车道线)详情见图3；车辆第二次变道切出开始时刻(目标车辆的质心过车道线)详情见图4，切出结束时刻(后轮连线中点过车道线)详情见图5。
其中，目标车辆的质心位置可由图像处理算法获取；也可提前统一标定各类车型的质心；亦可通过车轮的载荷分布情况和轴距轮距计算得到，比如前轴承担60％的载荷，那质心在X向的位置应该在前轴向后0.4倍轴距处，Y方向的一样的道理。为了图像识别方便，亦可选择车辆前轮连线中点作为车辆质心位置，因为车辆前置前驱，车头更重一点。
根据图2计算目标车辆切入开始时刻，在建立的车辆坐标系中的横向参数位置为：
|y|＝c+b/2
根据图3计算出切入结束时刻目标车辆在当前车辆坐标系中的横向参数位置为：
|y|＝c+b/2-lcosβ1
根据图4计算出切出开始时刻目标车辆在当前车辆坐标系中的横向参数位置为：
|y|＝w-c-b/2
根据图5计算出切出结束时刻目标车辆在当前车辆坐标系中的横向参数位置为：
|y|＝w-c-b/2+lcosβ2
根据上述可以简单地描述出在正常的道路环境下车辆发生变道，以及连续变道的车辆运行轨迹状态，根据在坐标系中的车辆横向参数y可以判断出车辆开始切入的时刻T1(第一次变道开始)和开始切出(第二次变道开始)的时刻T2。
记交通法规规定的连续变道的最小时间间隔为Tk，判断目标车辆从开始切入到开始切出，即目标车辆从第一次变道开始到第二次变道开始的时间为T2-T1记为Ti，若Ti≤Tk则该车辆为连续违法变道，若Ti＞Tk则认为该车辆在规定时间内进行了二次变道，是符合法规要求的。
本发明实施例的车辆连续违法变道的检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
获取自车宽度b和自车所在车道宽度w；
利用自车摄像头采集目标车辆和车道线，获取目标车辆质心位置以及自车距目标车辆一侧车道线的距离c；
以自车中心为原点建立车辆坐标系，计算目标车辆质心位置的横向距离；
判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足c+b/2；若是，则目标车辆第一次变道开始，记下目标车辆切入开始的时刻T1；
再判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足w-c-b/2；若是，则目标车辆第二次变道开始，记下目标车辆切出开始的时刻T2；
计算目标车辆连续变道的时间Ti＝T2-T1，根据Ti判断目标车辆是否连续违法变道。在本实施例中，记交通法规规定的连续变道的最小时间间隔为Tk，若Ti≤Tk，则目标车辆为连续违法变道。
进一步地，该方法还包括：
自车摄像头采集目标车辆和车道线后，获取目标车辆的轴距l、以及目标车辆与车道线的实时夹角β；
判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足c+b/2-lcosβ；若是，则目标车辆第一次变道结束，记下目标车辆切入结束的时刻T3；
再判断目标车辆质心位置的横向距离是否满足w-c-b/2+lcosβ；若是，则目标车辆第二次变道结束，记下目标车辆切出结束的时刻T4；
再次计算目标车辆连续变道的时间Tn，并计算Ti与Tn的均值，根据该均值判断目标车辆是否连续违法变道。在本实施例中，记交通法规规定的连续变道的最小时间间隔为Tk，若均值≤Tk，则目标车辆为连续违法变道。
优选地，目标车辆前轮连线中点视为目标车辆质心位置。
一种计算机设备，计算机设备包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一段程序，至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上所述的车辆连续违法变道的检测方法。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。