基于双目的前驶车辆变道识别方法与应用研究

摘要

随着我国汽车总量的逐步增加，给人们带来便捷的同时也带来了大量的交通事故，连续多年我国交通事故高居世界第一。为有效减少交通事故的发生，车辆辅助系统逐步成了全球研究的热点。车辆变道识别是车辆辅助系统的重要的研究领域。　　本课题提出的基于视频的车辆变道识别方法，使用了多种技术:双目立体测距技术、视频图像处理技术及人工智能等。本文完成了前驶车辆的检测与跟踪，在识别车道线的基础上，分析车辆横向移动趋势并判断车辆变道行为，对于危及车辆自身的安全的情况下给予警示。　　本文研究的主要道路环境是高速公路等结构化道路，使用的是双目CCD视觉系统。通过分析检测前驶环境中车辆底部阴影确定一个初步的车辆疑似区域，结合车辆水平与垂直边缘特性进一步缩小车辆疑似区域。为获得真正车辆区域，利用车辆纹理特征和车辆对称性进行进一步的验证，排除无关干扰区域。对获得的车辆区域采用卡尔曼滤波进行车辆的跟踪。本文采用了改进的HOUGH变换提取车道线并进行拟合，利用双目立体测距方式测量跟踪的车辆与车辆的横向移动距离，并分析其离散度，通过与设定的阈值进行比较判断车辆变道行为。在最小安全行车距离的基础上，对于对自身车辆存在安全危险的车辆变道行为给予警示。　　本文根据系统需要，研制了相应的硬件系统。为满足系统实时性的处理要求采用了DSP+FPGA的双核处理系统，对硬件系统按照图像采集、处理、显示三大模块电路进行设计并绘制了相应的PCB。在完成Matlab软件仿真的前提下，完成C程序编写与DSP硬件平台的算法移植与优化工作。实验结果表明，该车辆变道识别系统能够满足辅助驾驶系统的需要，是一种有效的前驶车辆变道识别系统。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究的背景和意义

1．1．1 论文研究的背景

1．1．2 论文研究的意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文主要架构和结构安排

第二章 前驶环境中车辆感兴趣区域提取

2．1 车道线的实时精确提取

2．1．1 图像预处理

2．1．2 车道线目标点提取

2．1．3 车道线拟合

2．2 车辆ROI区域提取

2．3 实验仿真与分析

2．4 本章小结

第三章 基于立体测距的前驶车辆变道识别算法

3．1 双目立体测距

3．2 基于多特征融合的车辆检测与跟踪算法

3．2．1 多特征融合的车辆检测

3．2．2 前驶车辆跟踪识别

3．3 前驶车辆安全变道模型分析

3．4 基于最小安全间距的车辆变道识别算法

3．5 实验仿真与分析

3．6 本章小结

第四章 基于DSP+FPGA的前驶车辆变道识别硬件设计

4．1 系统硬件设计的总体设计方案

4．2 系统硬件电路设计

4．2．1 图像采集电路设计

4．2．2 图像处理核心电路设计

4．2．3 图像输出电路设计

4．3 高速PCB电路设计

4．4 本章小结

第五章 车道识别算法软件实现和优化

5．1 基于DSP／BIOS操作系统软件开发流程

5．2 DSP底层驱动程序开发

5．2．1 视频采样驱动程序

5．2．2 视频显示驱动程序

5．2．3 存储器驱动程序设计

5．3 前驶车辆变道识别算法设计与实现

5．4 实验结果与分析

5．5 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况