Lane Detection and Tracking Using a Linear Parabolic Model

Abstract

All over the world, safety is an important issue for humans. Therefore, reducing road accidents and hence, saving lives of individuals has become a great research interest in the context of advanced driver assistance systems. Among the whole complex and challenging tasks of future road vehicles, road lane detection or road boundaries detection will hold a key role. Lane detection and tracking is an important topic in autonomous navigation, since the navigable region usually stands between the lanes, especially in urban environments. Several approaches have been proposed for lane detection, but Hough transform seems to be the dominant among all and in the current thesis it is employed for lane detection aims. A robust lane tracking method is also required for reducing the effects of the noise and achieving the demanded processing time. Herein, a lane tracking method using linear parabolic model as a practical method has been applied for following the lanes. Next to the detection process, detected boundaries in consecutive video frames are tracked through a linear- parabolic model. The linear part of the model is used to fit the near vision field, while the parabolic model fits the far field. Connected component method was utilized to improve the lane detection process which was of great importance for the curved part of the road. The data from Carnegie Mellon University directory were used for applying the hybrid method and then three of them namely run2a, run2b and May30-90 were simulated. Thesis also provides simulation results for two custom videos from FAMAGUSTA-NICOSIA road taken under different lighting conditions. These sequences are named ROAD-22 and ROAD-23in this study. The achieved results demonstrated the outstanding performance of the proposed hybrid method. For all the available samples, the average percentage values for correctly detecting and marking the right and left lines were 96.3% and 97.12% respectively. Keywords: lane detection; lane tracking; Hough transform; linear-parabolic model; connected component analysis.

ÖZ: Güvenlik konusu, dünya çapında insanoğlu için en önemli konulardan biri konumundadır. Dolaysıyla trafik kazalarının azaltılması ve sonuç olarak insan hayatının korunması, Gelişmiş Sürücü Yardım Sistemleri kapsamında önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Yol şeridi veya yol sınırlarını bulma konusu, gelecek nesil araçların tüm karmaşık ve zorlu görevlerinin arasında kilit bir rol oynamaktadır. Özellikle kentsel çevrelerde olmak üzere, gezinecek olan alanın genellikle iki şerit arasında bulunmasından dolayı, şerit bulma ve izleme konusu özerk navigasyonda önemli bir konuyu oluşturmaktadır. Şerit bulma konusunda farklı yaklaşımlar önerilmiş olmakla birlikte, Hough dönüşümü tüm yaklaşımlar arasında baskın bir role sahip olup mevcut tez çalışmasında da şerit bulma amacı için bu yaklaşımdan yararlanılmıştır. Ayrıca parazit etkilerinin azaltılması ve arzu edilen işlem sürelerine ulaşılması için güçlü bir şerit izleme yöntemine gereksinim duyulmaktadır. Burada şeritlerin izlenmesi için pratik bir yöntem olarak çizgisel parabolik modeli kullanan bir şerit izleme yönteminden yararlanılmıştır. Şerit bulma işlemini takiben, ardışık video karelerinde bulunan sınırlar, çizgisel-parabolik bir model sayesinde izlenmektedir. Modelin parabolik bölümü uzak görüş alanlarının uyarlanmasında kullanılır iken, modelin çizgisel bölümü ise yakın görüş alanının uyarlanması için kullanılmaktadır. Bağlantılı bileşen yöntemi, yolun kavisli bölümü için büyük önem taşıyan şerit bulma sürecinin geliştirilmesi için kullanılmıştır. Karışık yöntemin uygulanması için Carnegie Üniversitesi veri tabanındaki veriler kullanılmış olup daha sonra ise run2a, run2b ve May30-90 isimli veriler benzeştirilmiştir. En son veri tabanı ile birlikte farklı aydınlık düzeylerine sahip FAMAGUSTA-NICOSIA yolundan seçilen ROAD-22 ve ROAD-23 isimli iki video kaydedilmiştir. Elde edilen sonuçlar, önerilmiş olan karışık yöntemin iyi bir performans verebileceğini kanıtlamıştır. Mevcut tüm örnekler (çerçeveler) kullanıldığında sağ ve sol şeritleri doğru olarak belirleyip işaretleme oranları % 96.3 ve % 97.12 olarak belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler : Şerit bulma; şerit izleme; Hough dönüşümü; çizgisel-parabolik model; bağlantılı bileşen analizi.