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文檔簡介
1、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)(Lane Departure Warning System, LDWS)作為現(xiàn)代智能交通安全輔助駕駛系統(tǒng)(Safety Driving Assist System, SDAS)的一個重要組成部分,應(yīng)用現(xiàn)代計算機(jī)視覺原理以及通信與控制系統(tǒng)技術(shù)在車輛偏離車道時預(yù)警,從而大幅度提高汽車駕駛的安全性、舒適性。計算機(jī)視覺技術(shù)的不斷向前發(fā)展,其精確識別道路交通環(huán)境的能力和相對較少的成本都表明了LDWS廣闊的應(yīng)用前景,于是,基于視覺
2、的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)近年來成為了國內(nèi)外研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)問題。
本文主要研究基于單目視覺的車道偏離預(yù)警系統(tǒng)算法的實現(xiàn)。單目視頻傳感器具有價格低廉、實用性強(qiáng)、中間件技術(shù)成熟等諸多優(yōu)點(diǎn),適合商業(yè)化應(yīng)用。但是相比基于雷達(dá)技術(shù)的其他傳感器,視頻圖像提供的關(guān)于速度和距離的信息更為間接,從中提取出所需的關(guān)鍵信息更加富有挑戰(zhàn)性。本文首先根據(jù)獲取的道路彩色圖像,研究了基于CIELab彩色空間彩色聚類對車道線進(jìn)行識別的算法,接著根據(jù)實際情況,對高
3、等級路面采用直線模型利用霍夫變換檢測車道線。檢測到車道線后,為了使車道線檢測結(jié)果更加穩(wěn)定有效,采用了卡爾曼濾波對多車道線同時進(jìn)行追蹤,大大提高了車道線檢測的精度。最后利用計算機(jī)標(biāo)定原理將三維空間的位移與二維圖像空間的坐標(biāo)相對應(yīng)進(jìn)行距離計算,采用基于橫向距離的偏離預(yù)警模型對當(dāng)前車輛是否發(fā)生車道偏離進(jìn)行預(yù)警判斷。為了使預(yù)警結(jié)果更加準(zhǔn)確,加入了對駕駛員是否主動換道的判斷算法。
本文的主要工作及創(chuàng)新性研究成果如下:
1.利用
4、CIELab彩色空間信息對道路圖像進(jìn)行彩色聚類,根據(jù)車道線為黃色或者白色的特征識別聚類后的車道線區(qū)域,接著在車道線區(qū)域采用啟發(fā)式搜索車道邊線算法,從而檢測出車道線邊緣的像素點(diǎn),對這些邊緣像素采用最小二乘法進(jìn)行擬合,擬合的同時使用可靠性判斷算法檢驗每一個像素點(diǎn)是否為有效的邊緣像素,最后將所有有效邊緣像素擬合成車道線,得到了擬合曲線的參數(shù)即檢測出了車道線。本算法利用寶貴的彩色信息進(jìn)行車道線識別為復(fù)雜路面上進(jìn)行車道線檢測提供了一種行之有效的解
5、決辦法。
2.由于車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用主要是在高速行車時進(jìn)行預(yù)警,因此對于實際的高等級公路來建模時,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),道路圖像前視有效距離內(nèi)可視作直線,因此本文采用直線模型進(jìn)行建模,接著使用邊緣算子提取道路邊界,然后采用基于Hough變換的直線特征提取方法對車道線進(jìn)行識別,再根據(jù)得到的車道線敏感區(qū)域檢測車道線顏色(黃色或白色)及車道線線型(實線或虛線)。
3.根據(jù)道路視頻圖像的序列性特點(diǎn),針對序列圖像中目標(biāo)的識別采用濾
6、波器進(jìn)行追蹤可以使目標(biāo)檢測更加穩(wěn)定,本文結(jié)合了卡爾曼濾波器算法,創(chuàng)造性的提出了卡爾曼濾波器組的設(shè)計思路,可對已檢測到的多車道線同時進(jìn)行追蹤,且同時追蹤最大車道線數(shù)不受限制,經(jīng)卡爾曼濾波器組追蹤后輸出的最優(yōu)值,可有效降低車輛抖動、光線變化、陰影等干擾,使車道線的檢測結(jié)果更加穩(wěn)定,從而確保了系統(tǒng)進(jìn)行偏離預(yù)警的正確有效。同時在使用卡爾曼濾波器進(jìn)行追蹤時加入了樣本有效性判斷規(guī)則,使車道線的追蹤更為可靠。
4.本文研究了車道偏離預(yù)警系統(tǒng)
7、常用的幾種車道偏離預(yù)警模型,提出了基于橫向距離的偏離預(yù)警模型來判斷當(dāng)前車輛是否已經(jīng)發(fā)生車道偏離,于是根據(jù)計算機(jī)標(biāo)定原理,采用三線法計算出橫向距離,再使用Sigmoid函數(shù)模型來對預(yù)警過程建立模型得出預(yù)警判斷規(guī)則,最后根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定安全有效距離值,同時,考慮到偏離預(yù)警時駕駛員的主動換道,為了使預(yù)警結(jié)果更為準(zhǔn)確,算法加入了LDWS對駕駛員主動換道意圖的判斷。
5.使用Matlab(R2009a)中附帶的Simulink7.3對整個L
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