基于CCD图像处理的汽车主动安全系统的研究

论文摘要

安全是汽车驾驶的永恒的主题,由于高速公路交通的飞速发展,交通事故呈不断上升趋势,交通安全越来越受到广泛的关注。本文基于CCD图像处理的汽车主动安全系统,是利用拍摄到的实际公路图像检测出车辆行进前方的障碍物,综合判断车辆行驶的潜在危险性。作为运动的物体,车辆在行驶过程中,大量出现在我们的视觉之中,因此对运动目标的检测与跟踪方法研究具有重要意义。本文在对图像处理中综合分析和比较了直方图均衡化、平滑滤波、傅立叶变换、小波滤波和小波包方法进行图像增强处理的特点。数学形态学是一种运用于图像处理和模式识别邻域的新方法,本文分析数学形态学在二值图像中对图像处理的特点。基于在边缘检测部分由于成像条件复杂、图像中存在噪声,以及不同的边缘检测算子可应用的领域也不同等原因。本文采用了数字图像和数学形态学结合的差分法进行处理：使用中值滤波模板,经过中值滤波后,图像噪声被去除而且图像边缘保护很好,再用基于腐蚀运算的边缘提取算法对图像进行腐蚀运算,使图像边缘上的灰度得到加强,再用差分法,从而得到图像的边缘。所提取图像边缘细节损失少,图像质量比较好,所以提取边缘细节,边缘连续性好,可以更有利于边缘检测,克服了常用的Sobel算子法、拉普拉斯算子法、LOG算子、Prewitt算子、Canny算子等存在的不足之处,如滤波后边缘的方向信息被丢失或边界一般较宽或对噪声敏感等。对于车辆运动图像的模式识别,本文根据交通目标移动的特点,采用模板匹配法对图像进行识别；通过系统仿真实验,结果证实了其方法的有效性。在车辆运动图像采集、处理、识别研究的基础上,建立了汽车行驶的安全机制和控制算法,编制了相应的控制程序,对汽车ABS的ECU进行了相应的改进设计,实现了汽车运行的辅助安全预警功能。基于CCD图像处理的汽车主动安全系统通过人机交互或者对防抱死系统的控制达到主动安全的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外汽车主动安全研究动态
• 1.2.2 国内汽车主动安全驾驶研究现状
• 1.2.3 存在问题及解决办法
• 第2章 基于CCD图像处理的汽车主动安全系统的设计方案
• 2.1 基于CCD图像处理的汽车主动安全系统模型
• 2.2 智能车整体系统硬件设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 二值图像的数学形态
• 3.1 二值图像的数学形态学基本原理和优势
• 3.2 二值图像的数学形态学
• 3.3 腐蚀和膨胀的代数性质
• 3.4 腐蚀和膨胀的滤波性质
• 3.5 二值图像的开运算和闭运算
• 3.6 本章小结
• 第4章 图像处理
• 4.1 图像的表示
• 4.2 图像的灰度变换
• 4.2.1 傅立叶变换及其在灰度变换中的应用
• 4.2.2 小波变换及其在灰度变换中的应用
• 4.2.3 小波包分析在灰度变换中的应用
• 4.3 障碍物的检测
• 4.3.1 由灰度直方图来分析障碍物的存在
• 4.3.2 由图像差分的方法来确定障碍物的存在
• 4.4 数字图像的增强
• 4.4.1 直方图均衡化法
• 4.4.2 平滑滤波器
• 4.5 图像的分割
• 4.5.1 一阶边缘检测算子法
• 4.5.2 二阶边缘检测算子法
• 4.6 数字图像的模式识别
• 4.6.1 数字图像的表示与描述
• 4.6.2 数字图像的模板匹配模式识别
• 4.7 本章小结
• 第5章 汽车防抱死制动系统的控制
• 5.1 ABS的基本原理
• 5.2 ABS控制原理及评价指标
• 5.2.1 ABS控制原理
• 5.2.2 汽车制动性能的主要评价指标
• 5.3 ABS控制策略
• 5.3.1 逻辑门限值控制
• 5.3.2 滑动模态变结构控制
• 5.3.3 增益调度PID控制
• 5.3.4 模糊控制
• 5.4 本章小结
• 第6章 基于CCD图像处理的汽车主动安全系统及仿真
• 6.1 基于CCD图像处理的汽车主动安全系统
• 6.2 PCI总线基础知识
• 6.2.1 PCI总线的特点
• 6.2.2 PCI总线操作基础
• 6.2.3 PCI总线的管理规则
• 6.2.4 PCI的配置机制
• 6.3 以太网基础知识
• 6.3.1 以太网的概述
• 6.3.2 以太网的构成
• 6.4 基于图像的运动目标检测算法和仿真
• 6.4.1 背景提取
• 6.4.2 运动目标的检测和仿真
• 6.5 汽车安全预警机制
• 6.6 本章小结
• 第7章 本文总结和展望
• 7.1 在论文完成过程中主要做了以下几个方面的工作
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢