汽车安全与节能学报 ›› 2025, Vol. 16 ›› Issue (3): 452-462.DOI: 10.3969/j.issn.1674-8484.2025.03.011
收稿日期:2024-11-09
修回日期:2024-12-12
出版日期:2025-06-30
发布日期:2025-07-01
通讯作者:
王建锋,教授。E-mail:作者简介:刘国盛(2001—),男(汉),江苏,硕士研究生。E-mail:lgs15805127048@163.com。
基金资助:
LIU Guosheng1(
), SU Xiner2, WANG Jianfeng1,*(
), LIU Zhenwei1
Received:2024-11-09
Revised:2024-12-12
Online:2025-06-30
Published:2025-07-01
摘要:
为保障夜间车辆的安全行驶,准确识别夜间车道线并做出车道偏离预警,提出了用于夜间图像增强的深度生成网络EnhanceGAN和基于Transformer的端到端车道线检测网络AttentiveLSTR的夜间车道线检测方法,并进行实车实验。深度生成网络EnhanceGAN将改进后的UNet作为网络的生成器,采用两层嵌套的U形结构扩大感受野,添加Markov局部判别器和组合损失函数增强车道线边缘、纹理等细节信息;车道线检测网络AttentiveLSTR使用ResNeXt作为特征提取网络来保证网络深度和降低模型参数量,引入特征金字塔网络(FPN)提取车道线边缘和形状信息。 结果表明:与主流方法CycleGAN和Gamma校正相比,该方法在BDD100k数据集上的夜间图像增强的效果更好,车道线和周围环境对比度高,结构相似性(SSIM)为0.8834,图像整体自然逼真,峰值信噪比(PSNR)为40.2654, 自然图像质量评估指标(NIQE)为3.4233;在CULane数据集上检测精度(Acc)为 90.12%,处理速度较快,每秒帧数(FPS)为82帧。该研究结果可以为夜间行驶车道线偏离场景提供参考。
中图分类号:
刘国盛, 苏欣儿, 王建锋, 刘臻玮. 基于深度生成网络的夜间车道线检测方法[J]. 汽车安全与节能学报, 2025, 16(3): 452-462.
LIU Guosheng, SU Xiner, WANG Jianfeng, LIU Zhenwei. Night lane detection method based on deep generation network[J]. Journal of Automotive Safety and Energy, 2025, 16(3): 452-462.
| 评价指标 | PSNR | SSIM | NIQE | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原始图像 | 4.152 2 | 83.72 | 21.96 | 25.09 | ||
| 只增加注意力模块 | 29.828 2 | 0.572 8 | 3.808 3 | 85.81 | 18.46 | 18.51 |
| 只增加U2Net生成器 | 30.342 1 | 0.791 6 | 3.632 1 | 86.31 | 33.01 | 19.02 |
| EnhanceGAN | 32.441 3 | 0.898 8 | 3.201 2 | 88.76 | 16.1 4 | 17.99 |
| 评价指标 | PSNR | SSIM | NIQE | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原始图像 | 4.152 2 | 83.72 | 21.96 | 25.09 | ||
| 只增加注意力模块 | 29.828 2 | 0.572 8 | 3.808 3 | 85.81 | 18.46 | 18.51 |
| 只增加U2Net生成器 | 30.342 1 | 0.791 6 | 3.632 1 | 86.31 | 33.01 | 19.02 |
| EnhanceGAN | 32.441 3 | 0.898 8 | 3.201 2 | 88.76 | 16.1 4 | 17.99 |
| 评价指标 | PSNR | SSIM | NIQE | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原始图像 | 4.453 1 | 83.72 | 21.96 | 25.09 | ||
| CycleGAN | 35.337 8 | 0.782 2 | 3.675 2 | 86.87 | 19.72 | 21.14 |
| Gamma校正 | 34.219 8 | 0.690 3 | 3.821 5 | 87.21 | 18.89 | 19.94 |
| EnhanceaGAN | 40.265 4 | 0.883 4 | 3.423 3 | 88.76 | 16.14 | 17.99 |
| 评价指标 | PSNR | SSIM | NIQE | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 原始图像 | 4.453 1 | 83.72 | 21.96 | 25.09 | ||
| CycleGAN | 35.337 8 | 0.782 2 | 3.675 2 | 86.87 | 19.72 | 21.14 |
| Gamma校正 | 34.219 8 | 0.690 3 | 3.821 5 | 87.21 | 18.89 | 19.94 |
| EnhanceaGAN | 40.265 4 | 0.883 4 | 3.423 3 | 88.76 | 16.14 | 17.99 |
| 平台 | 模型 | Acc % | FP % | FN % | Parameter | FPS (帧 · s-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PC | LSTR | 87.20 | 7.62 | 4.30 | 765 787 | 137 |
| 本文 | 90.12 | 2.92 | 3.41 | 2 808 015 | 82 | |
| 工控机 | LSTR | 86.36 | 9.42 | 8.67 | 765 787 | 78 |
| 本文 | 89.51 | 6.23 | 3.79 | 2 808 015 | 51 |
| 平台 | 模型 | Acc % | FP % | FN % | Parameter | FPS (帧 · s-1) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| PC | LSTR | 87.20 | 7.62 | 4.30 | 765 787 | 137 |
| 本文 | 90.12 | 2.92 | 3.41 | 2 808 015 | 82 | |
| 工控机 | LSTR | 86.36 | 9.42 | 8.67 | 765 787 | 78 |
| 本文 | 89.51 | 6.23 | 3.79 | 2 808 015 | 51 |
| 序号 | 偏离 次数 | 正确预 警次数 | 误警 次数 | 漏警 次数 | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 128 | 119 | 3 | 9 | 92.96 | 2.34 | 7.03 |
| 2 | 326 | 308 | 9 | 18 | 93.90 | 2.74 | 5.48 |
| 3 | 792 | 742 | 23 | 50 | 93.68 | 2.90 | 6.31 |
| 4 | 67 | 62 | 2 | 5 | 92.53 | 2.98 | 7.46 |
| 5 | 237 | 217 | 7 | 20 | 91.56 | 2.95 | 8.43 |
| 6 | 23 | 20 | 2 | 3 | 86.95 | 8.69 | 13.04 |
| 序号 | 偏离 次数 | 正确预 警次数 | 误警 次数 | 漏警 次数 | Acc / % | FP / % | FN / % |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 128 | 119 | 3 | 9 | 92.96 | 2.34 | 7.03 |
| 2 | 326 | 308 | 9 | 18 | 93.90 | 2.74 | 5.48 |
| 3 | 792 | 742 | 23 | 50 | 93.68 | 2.90 | 6.31 |
| 4 | 67 | 62 | 2 | 5 | 92.53 | 2.98 | 7.46 |
| 5 | 237 | 217 | 7 | 20 | 91.56 | 2.95 | 8.43 |
| 6 | 23 | 20 | 2 | 3 | 86.95 | 8.69 | 13.04 |
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