车辆行驶信息记录及车道偏离报警系统

论文摘要

车辆行驶信息记录及车道偏离报警系统是用于监测、记录、存储汽车在行驶过程中各种状态和数据的车载智能装置。为交通事故纠纷提供可靠的科学依据,同时系统在运行时还可以有效识别出车道线,如果车辆属于违章换道,则系统就会发出声光报警信号,提醒驾驶员。该系统可以有效防止因换道而导致的交通事故,对行车人员生命和财产安全提供有力保障。基于DSP（Digital Signal Processor）+FPGA（Field Programmable Gate Array）的车辆行驶信息记录及车道偏离报警系统除了按照国家标准,对汽车的行驶状态的数据（如速度、加速度、时间、各种控制的开关量等）进行实时保存外,与同类产品相比,本系统更加注重视频方面的功能。它能同时记录汽车发生事故前后共10秒时间的两路视频图像数据和一路音频图像数据,并能回放和保存这几路有效数据。该系统以北京时间为标准设定定时器参考点,当系统启动后循环存储记录车辆内外实时采集的图像、声音以及车辆状态信息,在处理事故时比传统的只记录音频的黑匣子更具有说服力和可信度。因此,研究该系统具有很高的实用价值和商用价值。该系统采用TI公司的高性能视频专用处理器DSP TMS320DM6441作为主控制器,负责系统的初始化并协调各模块间的工作。采用高性能处理器Xinlix公司FPGA Spartan 3EXC3S250E作为协处理器负责对采集到的大量视频数据流缓存处理。采用H.264压缩算法对采集到的实时视频数据进行实时压缩,并保存到大容量闪存储器CF卡中。本课题分硬件和软件两方面描述了整个系统设计思路。在硬件方面,给出系统开发板的整体框架图,并将系统按功能模块划分成几个部分,然后对关键的几部分模块原理图进行设计。主要介绍了电源模块、音视频系统采集模块、基于乒乓机制的缓存结构等;软件方面主要是给出了程序设计流程,并比较了各种图像处理算法,选择出适合本系统的算法。最后按照本文给出的软件设计思路进行实验仿真并给出了关键模块实现的代码和仿真图。实验结果得出了正确的仿真结果并有效识别出车道线。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 车辆行驶信息记录和车道偏离报警系统概述
• 1.2 课题背景和意义
• 1.3 国内外产品研究现状
• 1.4 本文主要内容和结构
• 第二章 基于DSP 的视频数据处理和车道识别技术研究
• 2.1 嵌入式系统概述及基于DSP 的软件开发流程
• 2.1.1 嵌入式系统定义及结构
• 2.1.2 基于DSP 的嵌入式系统软件开发流程
• 2.2 两路视频图像合成和图像灰度处理
• 2.2.1 视频概述
• 2.2.2 标准BT.656 并行数据结构
• 2.2.3 使用视频处理器传输两路视频方法
• 2.2.4 彩色图像的灰度化处理
• 2.3 视频压缩编码技术概述
• 2.4 车道识别技术
• 2.4.1 基于机器视觉的智能车辆发展
• 2.4.2 基于机器视觉道路是别研究方法
• 2.5 本章小节
• 第三章 系统硬件设计与实现
• 3.1 系统主要处理器及开发工具介绍
• 3.1.1 DSP 芯片TMS320DM6441 数字信号处理器
• 3.1.2 系统协处理器FPGA
• 3.1.3 视频信号解码器TI TVP5154
• 3.1.4 硬件开发工具Allergo SPB 15.6
• 3.2 系统各硬件功能模块实现
• 3.2.1 系统硬件设计总体结构
• 3.2.2 系统电源模块设计与实现
• 3.2.3 视/音频采集系统子模块实现
• 3.2.4 视/音频缓存系统子模块实现
• 3.2.5 CF 卡接口电路实现
• 3.2.6 IIC 总线接口模块实现
• 3.3 本章总结
• 第四章 基于机器视觉的道路识别和图像处理算法
• 4.1 软件开发工具TI CCS 介绍
• 4.2 道路识别方法介绍
• 4.3 道路识别算法分析
• 4.3.1 图像预处理算法
• 4.3.2 图像的分割
• 4.3.3 基于边缘检测的车道识别
• 4.4 本章总结
• 第五章 系统仿真和实验结果展示
• 5.1 系统实验概述
• 5.2 系统算法流程图
• 5.3 FPGA 仿真实现数据缓存
• 5.4 道路识别算法实验
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（攻读学位其间发表论文目录）