基于立体视觉和激光测距融合的汽车防撞系统研究

摘要

随着社会的发展，汽车越来越普及，它给人们带来便利的同时其危害也越来越明显，这就是交通事故。因此，如何让汽车行驶变得更安全就成了人们追求的目标，本文研究的系统就是力图实现这种技术，使得驾驶更加轻松、安全。
　　 本文所论述的车载摄像机和激光测距的汽车防撞系统可以自动测量本车与前方车辆之间的相对距离和相对速度，然后掘其计算出的安全距离，进行危险判断，及时提醒驾驶员作出相应动作以避免汽车得碰撞。
　　 本文重点论述了高速公路上基于摄像机和激光测距的汽车防撞系统：摄像机的标定、计算激光光斑中心解决图像的立体匹配、多传感器数掘融合以及数掘处理系统的软硬件设计。
　　 本文限定以高速公路和轿车作为汽车防撞系统的使用环境，采用立体视觉图像和激光测距相融合，克服了单一传感器可靠性低、有效探测范围小的缺点，从而保证了系统在任何时刻都能提供完全可靠的信息，几乎不存在距离和速度的模糊。
　　 系统采用性能卓越价格低廉的DSP芯片(TMS320VC5410)来设计数掘处理系统，既可以提高系统的实时信号处理速度和准确度又可以节约成本。软件采用汇编程序与C语言混合编写，算法运算量大的地方，用手工编写的方法编写汇编语言，而对运行速度和代码效率要求不高但要求可读性强维护容易的程序，采用高级语言。既可缩短软件开发的周期，提高程序的可读性和可移植性，又能满足系统实时运算的要求，充分发挥DSP快速的运算功能又利用了C语言的灵活控制流程优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.2智能汽车的距离测量技术

1.2.1超声波测距

1.2.2毫米波雷达测距

1.2.3红外线测距

1.2.4激光测距

1.2.5双目立体视觉成像系统测距

1.2.6多传感器数据融合测距

1.3国内外研究动态

1.4本文主要工作介绍

1.5本章小结

第2章立体视觉和激光测距融合的汽车防撞系统总述

2.1汽车防撞系统的性能要求

2.2汽车防撞预警系统及其组成

2.2.1汽车防撞预警系统概述

2.2.2双目立体视觉和激光测距融合概述

2.2.3激光测距模块

2.2.4立体视觉测距模块

2.3汽车防撞数学模型

2.4本章小结

第3章双目立体视觉测量原理

3.1摄像机成像模型

3.2双目立体视觉测距的原理模型

3.2.1平行轴双目立体视觉系统

3.2.2非平行轴双目立体视觉系统

3.3双目立体视觉系统的的标定

3.3.1标定模型的概述

3.3.2传统的摄像机标定方法

3.3.3基于PSO算法的摄像机标定

3.4本章小结

第4章激光测距的工作原理和光斑中心计算

4.1激光传感器工作原理及性能参数

4.1.1激光测距原理

4.1.2激光测距的优点

4.1.3激光传感器性能分析

4.2激光光斑图像的预处理

4.2.1泽尼克(Zernike)多项式

4.2.2利用协方差矩阵法求Zernike多项式系数

4.2.3 Zernike多项式系数与几何像差的关系公式推导

4.2.4激光光斑中心计算

4.2.5激光光斑中心位置校正

4.2.6算法仿真和数据分析

4.3本章小结

第5章基于DSP的数据融合处理系统

5.1系统的硬件设计方案

5.1.1 DSP概述及选型

5.1.2图像采集单元的视频解码器

5.1.3图像存储单元的静态存储器SRAM

5.1.4核心处理器件FPGA

5.1.5激光发射和接收电路设计

5.2软件仿真系统设计概述

5.3基于D-S证据理论数据融合的描述

5.3.1 D-S证据理论原理

5.3.2 D-S D-S证据理论推理过程

5.3.3 D-S证掘推理在多传感器数据融合中的应用

5.4激光测距仪的测量数据融合分析

5.5双目立体视觉测量距离数据分析

5.5.1标定仿真实验数据处理

5.5.2基于MPSO-BP算法的参数优化

5.5.3参数标定实验结果分析

5.5.4测距仿真实验

5.6最终测距结果及误差分析

5.7本章小结

第6章全文总结与展望

6.1本文的主要研究成果

6.2研究工作展望

参考文献

致谢

论文发表及科研工作