基于Kalman滤波跟踪的车道偏离预警方法研究

摘要

随着汽车保有量迅速增加，交通事故发生率急剧增加，其中车道偏离引起的交通事故比例高达30％，交通安全和车辆行驶安全已经成为社会的热点和人们关注的焦点。为了减少车道偏离引起的交通事故，政府及研究人员已经开始对车道偏离预警重视。车道偏离预警系统的使用至少可以减少24％的车道偏离事故。因此，车道偏离预警的研究对提高交通安全，减少交通事故，减少和避免交通事故造成的损失具有重要的实际应用价值。
　　本文在国内外车道偏离预警系统研究及应用现状基础上，并结合我国高等级公路的实际情况，实现了一个组合Hough变换与Kalman滤波器的车道偏离预警系统解决方案。
　　整个系统划分为图像预处理、车道线检测、车道线跟踪以及偏离预警等四个功能模块。为了削减干扰信息，缩小检测范围，从而提高系统计算的准确性和实时性，图像预处理模块将视频图像逐帧灰度化、选取感兴趣区域、二值化，最终输出截短的二值化图像给后续模块处理。车道线检测模块中，建立了车道线直线模型，使用Hough变换快速检测出车道标志线，输出车道线参数。车道线跟踪模块中，基于车道线线性连续运动假设，使用 Kalman滤波器算法实现了车道线跟踪，用 Kalman估计值代替检测值，减少噪声干扰，提高了车道线检测的稳定性。在偏离预警模块中，实现了一种基于横向距离的车道偏离预警模型。
　　最后结合实际道路视频图像对所提方案进行了测试，能够准确检测出车道线并实时做出偏离预警，结果表明所提方案具有良好的预警准确性和计算实时性，是一种有效的车道线偏离预警系统解决方案，具有一定的实际应用价值。

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第一章 引言

1.1 研究背景与选题意义

1.2 车道偏离预警概述及研究现状

1.3 本文主要研究内容

1.4 章节安排

第二章 图像预处理

2.1 道路图像灰度化

2.2 道路图像感兴趣区域选取

2.3 道路图像二值化

2.4 本章小结

第三章 车道线的检测和跟踪

3.1 道路模型

3.2 车道标志线检测

3.3 基于Kalman滤波器的车道线跟踪

3.4 车道线颜色和线型的识别算法

3.5 本章小结

第四章 车道偏离预警及实验结果

4.1 车道偏离预警算法分类及分析

4.2 基于横向距离的车道偏离预警模型

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢