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                        直行車道模型中汽車偏離預警系統

                        添加時間:2018/12/07 來源:長安大學 作者:馬建新
                        自 2003 年問世以來,車道偏離預警系統的研究已經演變成為智能交通發展的一個重要方向。經過 10 年的發展,它已經發展出了兩大模塊,即車輛偏離報警模塊和道路標志識別模塊。
                        以下為本篇論文正文:

                        摘要

                          車道偏離預警系統通過發出特定形式的警告信號提醒駕駛人員車輛已偏離車道行駛,從而避免駕駛過程中因注意力不集中或打瞌睡而引起的危險狀況,最終達到降低車道偏離事故發生率的目的。目前,歐美國家已經將車道偏離預警技術應用于車輛主動安全產品中,我國也在此研究領域中積極探索,努力將車道偏離預警技術向產品化方向推進。

                          本文的研究是基于 VC++6.0 平臺上,分析比較了各類圖像處理算法,并根據直行車道模型中車道線圖像具體特征,將圖像劃分多個興趣區域,準確地實現了車道線的提取識別,得到了汽車直行情況下出現偏離時兩側車道線斜率差的閾值和兩車道線交匯處與圖像中心線橫向距離閾值。最后采用基于 MFC 類庫和開源圖像處理庫 OpenCV進行視頻處理的可視化編程方法,通過構造 C++類,以 OpenCV 中相關函數為技術接口,建立了一個完整的視頻程序處理系統,不僅可讀取并處理視頻文件信息,還可以連接攝像頭對車道信息進行實時處理,能夠實現車道偏離的實時預警。

                          關鍵詞:圖像處理,車道線識別提取,車道偏離預警系統,MFC,OpenCV

                        Abstract

                          Lane departure warning system reminds drivers that the vehicle has deviated from the lane by sending a particular form of warning signal, thus the dangerous situation caused by lack of concentration or dozing off can be avoided, and ultimately achieves the purpose of reducing lane-departure accident rate. At present, Lane departure warning technology has been applied to the vehicle active safety products in European and American countries,China is also actively exploring Lane departure warning technology in this field and tryingto apply it to the real products.

                          The dissertation carried on the analysis and comparison of a variety of image processing algorithms based on Visual C++6.0 platform, According to the specific characteristics of lane images in straight lane model, the image was divided into many regions of interest, from which the lane lines were recognized and extracted, and the slope difference’s threshold of lane line on the both sides and distance’s threshold between two lane line’s intersection point and the center line of the image were achieved. Finally, the visual programming method, which is based on the MFC class library and open image processing library OpenCV, is applied to process the image. After constructing a C++ class,a video processing system is built, which regards the functions of OpenCV as the technical interface. By this method, not only the information from video files can be read, but theinformation connecting from CCD camera can be read as well. Then the system will do real-time processing on the traffic lane information, so that the real-time warning of lane departure will be also realized.

                          Key words: image processing; the detection and extraction of traffic lane; lane departure warning system; MFC; OpenCV

                          直行車道模型中汽車偏離預警系統功能:

                        直行車道模型中車輛所處位置的示意圖
                        直行車道模型中車輛所處位置的示意圖

                        攝像頭的安裝位置和安裝傾角示意圖
                        攝像頭的安裝位置和安裝傾角示意圖

                        圖 4.4 圖像顯示界面-4.5 圖像處理算法可視化操作界面
                        圖 4.4 圖像顯示界面-4.5 圖像處理算法可視化操作界面

                        采集到的圖像處理效果
                        采集到的圖像處理效果

                        處理圖像后獲得的數據顯示界面
                        處理圖像后獲得的數據顯示界面

                        車輛在車道內的位置與采集到的圖像處理效果
                        車輛在車道內的位置與采集到的圖像處理效果

                        處理圖像后獲得的數據顯示界面
                        處理圖像后獲得的數據顯示界面

                        目 錄

                          第一章 緒論
                            1.1 引言
                            1.2 本文的研究的學術背景
                              1.2.1 國外的研究狀況
                              1.2.2 國內的研究狀況
                            1.3 本文主要的研究工作及實際意義
                              1.3.1 本文的組織結構和主要內容
                              1.3.2 本文的主要貢獻
                              1.3.3 本文研究的實際意義
                          第二章 車道線圖像的預處理與算法分析
                            2.1 數字圖像的采集
                              2.1.1 數字圖像的定義
                              2.1.2 圖像處理的硬件設備
                              2.1.3 圖像壓縮編碼
                            2.2 圖像灰度化
                              2.2.1 原理與算法
                              2.2.2 Visual C ++ 中的函數實現
                              2.2.3 功能與效果
                            2.3 線性變換
                              2.3.1 原理和算法
                              2.3.2 功能和效果
                            2.4 圖像的二值化處理
                              2.4.1 二值化中閾值的選取
                              2.4.2 Visual C ++ 中的函數實現
                              2.4.3 功能與效果
                            2.5 圖像增強
                              2.5.1 原理和算法
                              2.5.2 Visual C ++ 中的函數實現
                              2.5.3 功能與效果
                            2.6 邊緣檢測
                              2.6.1 邊緣與圖像
                              2.6.2 原理和算法
                              2.6.3 Visual C ++ 中的函數實現
                              2.6.4 功能與效果
                            2.7 種子填充
                              2.7.1 原理與算法
                              2.7.2 Visual C ++ 中的函數實現
                              2.7.3 功能與效果
                            2.8 本章小結
                          第三章 車道線的提取識別
                            3.1 基于特征的車道線的提取識別
                              3.1.1 圖像興趣區域的劃分與設定
                              3.1.2 常用的提取識別算法
                              3.1.3 車道線提取策略選取
                              3.1.4 車道線提取效果
                            3.2 重心法獲取車道線方程
                              3.2.1 算法原理
                              3.2.2 處理效果
                            3.3 本章小結
                          第四章 基于圖像的直行車道線偏離判別與預警
                            4.1 汽車行駛過程中車道模型的選擇
                            4.2 攝像機位置的安裝位置
                            4.3 車道偏離的評判標準簡介
                              4.3.1 CCP 標準
                              4.3.2 FOD 標準
                              4.3.3 TLC 標準
                              4.3.4 KBIRS 標準
                            4.4 車道偏離預警決策算法
                              4.4.1 車道偏離判定的決策標準
                              4.4.2 車道偏離警告觸發準則
                            4.5 車道圖像偏離實驗設計
                              4.5.1 車道圖像偏離實驗界面設計
                              4.5.2 車道偏離閾值分析計算
                            4.6 本章小結
                          第五章 基于視頻信息的車道偏離預警系統的設計與實現
                            5.1 OpenCV 介紹
                              5.1.1 OpenCV 的起源
                              5.1.2 OpenCV 庫的特點及組成
                            5.2 視頻處理方法
                              5.2.1 常見的視頻格式
                              5.2.2 視頻的采集
                              5.2.3 視頻處理的兩種方法
                            5.3 Visual C++環境中直線車道偏離預警系統的設計
                              5.3.1 車道偏離預警系統的基本功能
                              5.3.2 車道偏離預警系統的技術實現
                            5.4 基于動態興趣區域的直行車道線跟蹤識別技術
                            5.5 實驗界面與效果
                            5.6 本章小結
                          第六章 總結與展望
                          參考文獻
                          攻讀學位期間取得的研究成果
                          致謝

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