一个基于视觉的车道偏离预警系统的设计与实现

论文摘要

车辆行驶安全是汽车交通发展的永恒主题,随着车辆数量不断地增加,公路上的交通事故,特别是恶性交通事故的数量呈上升趋势,给各个国家造成了巨大的经济损失。其中由于车道偏离而发生的恶性交通事故在所有交通事故中占有很大的比例。为了减少由于车道偏离而发生的恶性交通事故,人们提出了车道偏离预警系统的概念。本文对车道偏离预警系统的研究现状进行了综述,针对现有车道偏离预警系统道路线识别算法的不足之处提出了一种利用车道线区域相对周围路面区域的亮度特征,分割出完整的车道线候选区域的方法。并使用了微分的思想对车道线进行逼近,无需事先指定道路线的模型,提高了车道偏离预警系统的精度。另外,本文通过对不同的车道偏离预警系统预警模型的比较,确定了本系统的预警模型。本文对提出的车道偏离预警系统从硬件与软件两个方面进行系统设计。在硬件设计方面,选择了当今流行的具有低功耗、高稳定性等优点的ARM系列处理器,并且根据处理器的特性与车道偏离预警系统对数据的需求制定了数据存储的策略和算法结构。在软件设计方面,使用了分层次的模块设计方法来保证系统的可扩展性与稳定性。接着对系统中数据流与控制流进行了分析,建立了系统中各个模块之间的调用时序。在系统性能方面,对系统中的核心算法进行了优化,使系统能够在目标平台上达到实时的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题背景介绍
• 1.3 车道偏离预警系统的研究现状
• 1.3.1 车道偏离预警系统国外研究现状
• 1.3.2 车道偏离预警系统国内研究现状
• 1.4 基于机器视觉的车道线与道路边界检测的研究现状
• 1.4.1 基于道路模型的识别方法
• 1.4.2 基于图像特征的识别方法
• 1.4.3 现有方法存在的不足
• 1.5 课题意义
• 第二章 系统需求分析与结构设计
• 2.1 系统需求
• 2.1.1 功能性需求
• 2.1.2 非功能性需求
• 2.2 需求分析
• 2.3 系统结构设计
• 2.3.1 软件体系结构
• 2.3.2 数据组织
• 2.3.3 模块构成
• 2.3.4 系统状态
• 2.3.5 控制流和数据流
• 2.3.6 系统时序图
• 2.3.7 系统物理结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统核心算法的实现
• 3.1 系统核心算法需求
• 3.2 道路线检测核心算法分析与实现
• 3.2.1 滤波模块算法
• 3.2.2 特征抽取模块算法
• 3.2.3 基元过滤模块算法
• 3.2.4 自车道边界检测模块算法
• 3.3 车道偏离预警算法分析与实现
• 3.3.1 车道偏离预警模型简介
• 3.3.2 车道偏离预警模型的建立
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统核心算法的优化
• 4.1 目标平台简介
• 4.2 存在的不足
• 4.2.1 嵌入式系统性能的限制
• 4.2.2 嵌入式系统存储空间的限制
• 4.3 优化策略
• 4.4 本章小结
• 第五章 结果评估与分析
• 5.1 系统的识别预警结果分析
• 5.2 系统的性能分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 下一步的工作
• 6.3 未来展望
• 参考文献
• 致谢
• 论文情况