基于车载视频的前驶车辆测速方法与应用研究

摘要

随着国家经济的飞速发展，道路上行驶的车辆数量逐渐增多，高速公路的总里程也不断地增加。由于高速公路畅通无阻，一些机动车存在超速行驶的行为，超速会带来严重的交通事故与人员伤亡，危害人民的生命财产安全，车辆测速成为当前迫切需要解决的问题。
　　传统依赖于固定摄像机的视频测速系统测速区域十分有限，本文提出了一种基于车载视频的前驶车辆速度测量方法。该方法通过车载双目CCD摄像机获取前方车辆的行驶状态，运用计算机视觉技术、图像处理技术实现对目标车辆的检测跟踪，采用三维重建测距技术完成对目标车辆的距离测量，进而根据图像帧之间的时间间隔计算车辆的行驶速度。
　　本课题所研究的主要道路环境为高速公路等结构化道路，采用双目视频采集系统，运用图像数字处理技术提取出当前车道的车道线，拟合提取结果，基于车辆底部的阴影特征检测出车辆在图像中的位置。当发现疑似前驶车辆后，对该车辆尾部的对称性进行判别;确定为前驶车辆后，采用Camshift算法实现车辆跟踪，并利用三维重建测距获得测速车辆与前驶车辆的实时距离，通过确定车载视频中不同图像帧对应的时间间隔，获得前方车辆的相对速度，从而实现对前驶车辆的速度测量。本文对车载视频实际拍摄的视频图像进行进一步相应算法的验证，在完成Matlab软件仿真的前提下，基于DSP+FPGA架构的硬件平台，完成程序编写和硬件平台的算法移植与优化工作，构成基于DSP+FPGA的前驶车辆测速系统。
　　通过实验表明，该测速系统能够满足实际测速的精度要求，是一种有效的前驶车辆测速系统。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．2 车辆测速的国内外研究现状

1．3 本文研究内容与结构

第二章 图像预处理与车道线识别研究

2．1 图像预处理

2．1．1 图像灰度化

2．1．2 图像平滑处理及边缘检测

2．2 直车道线检测与拟合

2．2．1 传统Hough变换车道线检测

2．2．2 改进Hough变换车道线检测

2．2．3 最小二乘法拟合

2．3 弯曲车道线检测与拟合

2．3．1 弯曲车道线检测

2．3．2 分段切换模型车道线拟合

2．4 本章小结

第三章 前方目标车辆检测与速度测量研究

3．1 前方车辆检测

3．1．1 运动目标检测方法

3．1．2 优化迭代算法阈值分割

3．1．3 车底阴影与路面交线检测

3．1．4 当前车道内阴影线合并

3．2 疑似车辆对称性检测

3．3 运动车辆跟踪识别

3．4 坐标系转换

3．4．1 图像坐标系

3．4．2 摄像机坐标系

3．4．3 世界坐标系

3．5 摄像机标定

3．6 三维重建测距原理

3．7 前方车辆相对速度测量

3．8 本章小结

第四章 基于DSP+FPGA前驶车辆测速系统

4．1 车辆测速系统功能要求

4．2 测速系统硬件平台总体结构

4．3 系统软件开发与优化

4．3．1 软件开发环境

4．3．2 系统软件设计

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

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况