结构化道路中车道偏离预警系统研究

发布时间：2017-10-12 19:18

  本文关键词：结构化道路中车道偏离预警系统研究

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【摘要】：近年来,公路交通发展迅猛,逐渐成为最主要的交通方式之一。与此同时,交通事故也层出不穷,道路交通安全问题越来越受到人们的普遍关注。在这种背景下,汽车安全辅助驾驶技术成为汽车安全领域的研究热点。车辆行驶过程中,由于驾驶员未能集中精力驾驶,而导致车辆无意识地偏离当前车道行驶,是造成交通事故的主要原因之一。车道偏离预警系统可以在行车过程中实时检测车辆在车道中的位置,若某一时刻车辆偏离当前车道行驶,而驾驶员未打开转向灯时,系统会通过某种形式(扬声器、指示灯或座椅震动等)对驾驶员发出警告,提醒驾驶员修正行驶方向。本文主要探究了结构化道路中车道偏离预警技术的实现,设计了一个包含道路图像预处理、车道线识别与跟踪、车道偏离预警决策三种算法的系统。主要工作内容如下：本文首先探究了不同光照条件下道路图像的预处理算法。提出一种改进的中值滤波方法,在有效滤除道路噪声的同时,保留车道线边缘信息。提出一种基于OTSU算法的自适应二值化方法,经实验验证,该方法对正常光照、强光照、弱光照和夜间情况4种光照条件,均有较好的分割效果。其次,车道线识别方面,回顾了以往的车道线识别技术。在结构化道路中,选用直线车道线模型,并对概率Hough变换进行了改进。实验证明,本文提出的车道线识别算法准确性和实时性都有所提高。对车道线进行准确识别后,采用Kalman滤波方法,对车道线进行跟踪。在分析对比以往车道偏离预警决策算法的基础上,本文采用基于车辆偏航角的预警模型,实现车道偏离预警功能。通过验证,该模型准确率较高。最后,对摄像头采集的道路视频图像进行离线仿真实验。实验结果表明,本文设计的车道偏离预警系统能适应复杂的光照条件,满足实时性和准确性要求,且误警率和漏警率较低,能满足实际道路应用的需求。
【关键词】：车道偏离预警 图像分割 改进的Hough变换 Kalman滤波 预警模型
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 车道偏离预警系统的研究现状及应用9-18
• 1.2.1 国外研究现状及应用10-14
• 1.2.2 国内研究现状及应用14-18
• 1.3 论文研究内容及技术路线18-20
• 1.3.1 论文主要研究内容18
• 1.3.2 论文技术路线18-20
• 2 基于复杂光照条件的道路图像预处理算法研究20-37
• 2.1 引言20
• 2.2 道路图像灰度化20-22
• 2.2.1 平均值法21-22
• 2.2.2 最大值法22
• 2.2.3 加权平均法22
• 2.3 设定感兴趣区域22-23
• 2.4 道路图像滤波算法分析23-27
• 2.4.1 均值滤波24-25
• 2.4.2 中值滤波25
• 2.4.3 自适应滤波(Wiener滤波)25
• 2.4.4 滤波算法改进及分析25-27
• 2.5 道路图像二值化分割27-32
• 2.5.1 二值化分割方法概述27-30
• 2.5.2 基于OTSU算法的自适应道路图像分割30-32
• 2.6 道路图像边缘检测32-35
• 2.7 本章小结35-37
• 3 结构化道路车道线识别算法研究37-50
• 3.1 引言37-38
• 3.2 车道线识别算法概述38-41
• 3.2.1 基于模板匹配的车道线识别方法39-40
• 3.2.2. 基于区域生长的车道线识别方法40
• 3.2.3 基于道路重建的车道线识别方法40
• 3.2.4 基于Hough变换的车道线识别方法40-41
• 3.3 Hough变换及其改进算法41-47
• 3.3.1 结构化道路直线模型的确立41-42
• 3.3.2 Hough变换原理42-44
• 3.3.3 Hough变换算法的改进44-47
• 3.4 实验结果分析47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 4 车道线跟踪算法研究50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 基于Kalman滤波的车道线跟踪50-55
• 4.2.1 Kalman滤波的原理51-52
• 4.2.2 Kalman滤波初始值的确定52-53
• 4.2.3 基于Kalman滤波器的车道线跟踪53-55
• 4.3 重定位判断55-56
• 4.4 跟踪结果56-57
• 4.5 本章小结57-58
• 5 车道偏离预警决策及仿真实验58-66
• 5.1 引言58
• 5.2 车道偏离预警算法研究58-62
• 5.2.1 基于图像的方法58-59
• 5.2.2 图像与道路模型相结合的方法59-62
• 5.3 基于车辆偏航角的预警决策方法62-63
• 5.4 LDWS程序设计及仿真实验63-65
• 5.5 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况70-71
• 致谢71-72

【参考文献】

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1 易世春;李克强;李防震;张强;;基于图像行数据处理的车道偏离预警系统[J];汽车工程;2014年07期

2 彭nο，

本文编号：1020371