第七章 實驗結果與分析
7.1 實驗環境
嵌入式平台處理器使用520MHz 的 XScale CPU，電腦處理器使用 1.8GHz 的 CPU，輸入影像為 320x240 大小 3fps 和 15fps，主要針對車道偏移情形進行偵測並 執行雙警示機制，分別驗證演算法偵測成功率以及演算法移植的完整性，如圖7.1 所示。車道偵測處理各步驟如圖 7.2 所示，對於時間警示機制的參數，我們針對 15fps 設定d的區間為[+0.2, -0.2] ，針對 3fps 設定的區間為[+0.12, -0.12]，輸出聲 音檔案長度分別為空間機制30ms、時間機制 468ms，來明顯區別空間機制聲音與 時間機制聲音。透過表7.1 所示，偵測率方面嵌入式系統與個人電腦一樣，僅處理 速度有明顯差異，可得知演算法已被成功移植，車道偵測率平均可達 92%，且利 用優化的模組設計將演算法執行時間大幅提升，其中偵測失敗原因在於當車道線 間隔太大時，會被門檻值篩選導致失敗，以及輸入影像的車道資訊遭到破壞，如 遮蔽，但在大量偵測畫面中少數幾張畫面偵測失敗並不影響最後警示結果輸出。
接著利用所偵測到的車道資訊來進行空間機制及時間機制判定。
圖7.1、車道偏移情形
Line 0 Line 1
Line 2 Line 3
Boundary 0
Boundary 1
Warning Box
dm ds
圖7.2、(a)偵測車道線段 (b)斜率相近線段相連 (c)利用車道斜率找出dM、d S
圖7.3、系統實機車上安裝
表7.1、個人電腦與嵌入式系統優化前後比較圖
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7.2 實驗結果與分析
實驗數據分為兩部分三種情形進行取樣，考量時間警示機制中門檻值設定與 系統執行速度有關，故分別為電腦執行時，影像取樣320x240 大小，每秒 15 張，
嵌入式平台執行時，影像取樣 320x240 大小，每秒 3 張兩部分，三種情形為正常 無車道偏移情形下跟車道偏移情形下，車道急速偏離跟車道緩慢偏移兩種狀況進 行取樣，共取樣五百張來進行車道偏移警示系統數據測試。
在圖 7.4(a)中，dM表示為藍線，代表主車道線與警示框下邊界的交點與警示 框左下角點的距離，d 表示為粉紅線，代表副車道線與警示框下邊界的交點與警S 示框右下角點的距離，可參考圖3.26、圖 3.27 說明，dM+d 的總和表示為黃線，S 在此可用來當作時間警示機制判斷的參數。在此實驗中影像中的消失點(Vanishing Point)座標(V_x, V_y)設定為(160, 150)，故警示框位置則為 V_x ± (影像寬度 / 2)，
在此為0 到 320，危險警示區設定為 V_x ± (影像寬度/ 4)，在此為 80 到 240，圖 中紅線為危險區域的門檻值 80，代表的是主車道線或副車道線與警示框下邊界的 交點跟警示框的角點相減後需落在80 內，即紅線內，才是安全，若是超出紅線外 時，即處發空間機制。在圖7.4(b)中，由於在電腦上執行的關係，所以可以處理的 張數較多，為15fps，所以門檻值設為正負 2.0，紅線表示處，藍點代表每 20 張下 前後 10 張的差值δ ，當藍點δ 落於門檻值正負 2.0 紅線外時，即表示時間警示被 觸發。
故由圖7.4 顯示來看，由於在電腦執行時，一般行車狀況下並未進行車道偏移 的動作，所以偵測到的車道資訊在空間警示機制下的dM、d 皆處於安全區域內，S 所以圖7.4(a)中不發出警示聲。而圖 7.4(b)中，可看到在第 320、420 張時發出時間 警示，原因為車道線偵測失誤導致誤判。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 381 400 419 438 457 476 495
dm ds sum
-0.400 -0.200 0.000 0.200 0.400
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
圖 7.4、電腦執行時，正常無車道偏移情形 (a)空間機制dM、d 、S dM +dS
(b)時間機制δ
在圖7.4(b)中，由於在嵌入式系統上執行的關係，所以可以處理的張數較少，
為3fps，所以門檻值設為正負 0.12，紅線表示處，藍點代表每 4 張下前後 2 張的 差值δ ，當藍點δ 落於門檻值正負 0.12 紅線外時，即表示時間警示被觸發。而在
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圖7.4(c)中，綠色線表示每張完整的執行時間，包括影像擷取時間和影像及聲音輸 出的時間，所以較表7.1 的時間來得多，平均落於 300ms 左右，而用藍色線圈選者，
代表空間機制聲音輸出時間，由於此處空間機制聲音長度為30ms，所以在此可看 到會有較為突起的波段變化。而用粉紅色線圈選者，代表時間機制聲音輸出時間，
由於此處時間機制聲音長度為 468ms，遠較執行時間 300ms 來得大，所以可以看 到有較為劇烈變化的波段變化。
故由圖7.5 顯示來看，在嵌入式平台執行時，一般行車狀況下並未進行車道偏 移的動作，圖 7.5(a)中，第 64、276、446 張發出空間警示，非誤判，原因為車子 較接近車道導致，圖7.5(b)中，第 80、480 張發出時間警示，對照圖(a)來看，原因 為d 、M d 和發生大幅變化 S
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
1 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 381 400 419 438 457 476 495
dmds sum
-0.240 -0.120 0.000 0.120 0.240
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
1 22 43 64 85 106 127 148 169 190 211 232 253 274 295 316 337 358 379 400 421 442 463 484
時間機制聲音輸出時間 time
空間機制聲音輸出時間
圖 7.5、嵌入式平台執行時，正常無車道偏移情形(a)空間機制 (b)時間機制 (c)空間機制與時間機制聲音輸出時間
圖7.6 表示電腦執行下，車道緩慢偏移時的情形，圖 7.6(a)中，第 193 ~ 303 張發出空間警示，其中包含幾張偵測失誤的畫面，但警示正確，圖7.6(b)中，第 260、
320 和 440 張發出時間警示，對照 7.6 圖(a)來看，第 260 和 320 張由車子靠近車道
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及遠離車道產生，而第440 張由偵測失誤產生。
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361 379 397 415 433 451 469 487
dm ds sum
-0.600 -0.480 -0.360 -0.240 -0.120 0.000 0.120 0.240 0.360 0.480 0.600
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
圖7.6、電腦執行時，車道緩慢偏移情形 (a)空間機制 (b)時間機制
圖7.7 表示嵌入式平台執行下，車道緩慢偏移時的情形，圖 7.7(a)中，第 72~87、
173~183、243~255、355~368 和 436~446 張發出正確的空間警示，圖 7.7(b)中，第 84、88、176、180、184、248、364、436、440 張發出時間警示，但並非完全偵測
出來。
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361 379 397 415 433 451 469 487
dm ds sum (pixel)
(frame)
-0.600 -0.480 -0.360 -0.240 -0.120 0.000 0.120 0.240 0.360 0.480
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
67
-0.360 -0.240 -0.120 0.000 0.120 0.240
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
圖7.8、電腦執行時，車道急速偏移情形 (a)空間機制 (b)時間機制
圖7.9 表示嵌入式平台執行下車道急速偏移，圖 7.9(a)中，第 146 ~ 151、173 ~ 177、218 ~ 223 和 390 ~ 393 張為正確空間警示，第 400 張為誤判發生，圖 7.9(b) 中，第148、152、220、224、392、396 張為正確時間警示，第 400 張為車道線誤 判導致d 與M d 和產生劇烈變化。 S
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361 379 397 415 433 451 469 487
dm ds sum (pixel)
(frame)
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-0.360 -0.240 -0.120 0.000 0.120 0.240 0.360
0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 375 400 425 450 475 500 delta
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
1 19 37 55 73 91 109 127 145 163 181 199 217 235 253 271 289 307 325 343 361 379 397 415 433 451 469 487
time
時間機制聲音輸出時間
空間機制聲音輸出時間
圖7.9、嵌入式平台執行時，車道急速偏移情形(a)空間機制 (b)時間機制 (c)空間機制與時間機制聲音輸出時間