基于图像识别的辅助定位系统设计与实现

摘要

近些年，社会经济发展日益迅速，人们的生活水平也在不断提升，私家车数量也随之快速增加。与此同时，交通事故数量的增加速度也日益加快，使得社会与个人蒙受巨大损失，其中车辆行驶过程中偏离车道是导致交通事故的重要因素之一。与此同时普通全景摄像头只为驾驶员呈现驾车时的影像，无法获得驾驶过程中的车道线信息等有利于辅助驾驶的信息。因此，我们需要一款能通过全景摄像头实时检测车道线并能获取相关信息的检测系统。 本文设计的辅助定位系统是应用图像识别技术的，该系统首先采集图像，然后对图像进行预处理，利用图像识别技术对预处理之后的图像进行车道线的检测、对车道线的类型判断来实现车道的辅助定位。基于这一思想，本文按照软件工程方法，首先对系统进行了需求分析和设计，然后根据功能将系统分为视频采集模块、坐标系变换模块、图像增强模块、图像信息简化模块、车道线提取模块和车道信息获取模块。其中，视频采集模块包括读取视频流和提取图像两部分；坐标变换模块包括选取标定点和逆透视变换两部分；图像增强模块包括将图像分离为三通道和对图像进行白平衡操作两部分；图像信息简化模块包括对图像进行色彩变换和对图像进行高斯平滑处理两部分；车道线提取模块包括对图像进行轮廓处理和提取黄色和白色车道线三部分；车道信息获取模块主要任务是判断车道类型。然后实现了这六个模块，最后在真实的运行环境里对六个模块进行了功能测试和对整个系统进行了性能测试。 测试结果表明本系统在车载电脑中有极高的准确率，具有实时辅助定位车道位置的功能，并且能为驾驶过程提供安全可靠的数据信息支持，提高了驾驶安全性，可以应用在复杂的现实驾驶环境中。

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设计与实现

for the Degree for the Master of Engineering

摘 要

Abstract

目 录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 主要研究内容

2 关键技术分析

2.1 图像预处理技术

2.1.1 逆透视变换

2.1.2 图像白平衡

2.1.3 图像灰度化

2.1.4 图像平滑去噪

2.2 直方图投影技术

2.3 本章小结

3 辅助定位系统的需求分析

3.1 系统需求简述

3.2 系统功能性需求

3.3 系统非功能性需求

3.4 本章小结

4 辅助定位系统的设计

4.1 系统架构设计

4.2 系统功能模块设计

4.2.1 视频采集模块设计

4.2.2 坐标系变换模块设计

4.2.3 图像增强模块设计

4.2.4 图像信息简化模块设计

4.2.5 车道线提取模块设计

4.2.6 车道信息获取模块设计

4.3 系统数据库设计

4.3.1 数据库概念结构设计

4.3.2 数据库逻辑结构设计

4.4 本章小结

5 辅助定位系统的实现与测试

5.1 系统的实现环境

5.2 系统功能的实现

5.2.1 视频采集模块的实现

5.2.2 坐标系变换模块的实现

5.2.3 图像增强模块的实现

5.2.4 图像信息简化模块的实现

5.2.5 车道线提取模块的实现

5.2.6 车道信息获取模块的实现

5.3 系统测试

5.3.1 测试环境

5.3.2 系统功能测试

5.3.3 系统性能测试

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献