基于车辆视觉的车道闸杆防撞系统研究

摘要

闸杆是高速公路收费站的一道闸门,由于目前的闸杆防撞系统不够稳定而发生了不少闸杆砸车的事故,这样不但造成收费站与车主的赔偿纠纷,而且还给交通带来巨大的压力,由此可见闸杆防撞系统的稳定性是收费站必须解决的难题之一,因此开展高性能闸杆防撞系统的研究对智能收费站的发展具有重大意义。目前常用的地感应线圈在经受大型车辆的辗压时会产生形变,甚至会造成不可复原的损坏,从而导致感应线圈的稳定性下降。为了解决上述问题,本文以DM642为核心,对车道闸杆防撞方案进行了深入的研究、探讨与总结,设计与实现了防撞效果较好的车道闸杆防撞系统。　　本文主要研究内容如下:　　1.硬件的设计与实现:以DM642为核心,外扩了256M的数据空间和32M的程序空间,实现了图像采集与网络通信等功能,并对电源、图像采集、外部存储器和网络通信等模块的原理进行全方位的剖析。本系统在 PCB设计上采用了六层板、等长线和信号完整性检测等技术,从而起到精简PCB板子结构、确保信号完整的作用。　　2.软件的设计与实现:在RF5的软件框架下,引入了自适应阈值提取、Surendra背景更新、中值滤波、开运算等算法,提出了基于背景差分与激光光斑位置判断相结合的车道闸杆防撞方案。该方案首先通过背景差分法提取车辆轮廓并计算其面积,然后判断激光光斑的位置是否发生改变,最后将面积与位置的判断结果相或即可对车辆进行高效的检测。　　经验证,基于车辆视觉的车道闸杆防撞系统的原理简单、算法易于实现、防撞效果好、实时性高、抗干扰能力强,检测速度高达20帧?秒,测试期间并未发现错检、漏检现象,能够满足实际应用的需求。

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第一章 绪 论

§1.1研究目的及意义

§1.2 车辆视觉检测技术的发展

§1.3 嵌入式车道闸杆防撞系统的现状与缺陷

§1.4 国内外研究现状

§1.5 本文研究任务及章节安排

第二章 系统总体方案设计

§2.1 闸杆防撞系统的总体构成

§2.2 闸杆防撞方案

§2.3 系统方案的确定

§2.4 本章小结

第三章 车道闸杆防撞系统硬件平台的研制

§3.1 核心芯片选型

§3.2 硬件系统的设计与实现

§3.3 系统PCB设计

§3.4 硬件实物图

§3.5 本章小结

第四章 DM642与上位机网络通信的设计与实现

§4.1 DM642网络通信的设计与实现

§4.2上位机网络通信的设计与实现

§4.3 本章小结

第五章 车道闸杆防撞系统软件设计

§5.1 开发环境介绍

§5.2 系统软件架构

§5.3 图像采集模块的设计与实现

§5.4 背景模型的设计与实现

§5.5 图像预处理模块的设计与实现

§5.6 背景差分模块的设计与实现

§5.7 自适应阈值模块的设计与实现

§5.8 特征提取模块的设计与实现

§5.9 背景更新模块的设计与实现

§5.10 本章小结

第六章 车道闸杆防撞系统测试

§6.1 测试现场

§6.2 测试流程

§6.3 测试效果检验

§6.4 本章小结

第七章 总结与展望

§7.1 论文总结

§7.2 工作展望

参考文献

致谢

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