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高速公路车道偏离告警系统的研究

作　者: 裘伟
导　师: 戴斌
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 车道偏离告警逆透视投影变换自回归模型时间序列预测车道偏离时间
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 322次
引　用: 14次
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内容摘要

本文针对高速公路车道偏离告警系统进行了研究,研究内容涵盖了车道标志线检测、车辆行驶轨迹预测、车道偏离时间的计算以及车道偏离的判定,通过论文研究建立了一个完整的车道偏离告警系统,并在红旗自主驾驶系统中进行了实验验证。本文首先提出了一种新的车道标志线检测算法,该算法通过逆透视投影变换消除道路图像中强烈的透视效果,获得了图像信息以外的结构信息。在充分利用这些结构信息的基础上,结合Hough变换搜索车道标志线图像中的主导斜率,进而成功检测车道标志线的起始点位置,并进行逐段跟踪检测,最后通过拟合实现了车道标志线的准确检测。本文首次提出利用基于AR模型的时间序列预测方法对车辆行驶轨迹进行估计,重点讨论与分析了AR模型的阶数确定问题。在此分析的基础上,针对车辆直行、转弯和一左一右行驶三种情况进行了仿真预测实验,证实了该方法在估计车辆行驶轨迹上的可行性。最后,本文基于TLC(Time to Lane Crossing)方法,制定了相应的车道偏离告警策略,建立了一个完整的车道偏离告警系统。该系统以红旗自主驾驶系统为实验环境,对车辆在直道或弯道上正常行驶以及换道行驶这三种情况进行了车道偏离告警仿真实验,获得了令人满意的实验结果。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-18
  1.1 自主驾驶汽车及其发展现状和未来  8-14
    1.1.1 自主驾驶汽车的基本概念  8-10
    1.1.2 自主驾驶汽车的发展现状  10-13
    1.1.3 自主驾驶汽车的未来趋势  13-14
  1.2 车道偏离告警系统的研究内容和发展概况  14-16
    1.2.1 车道偏离告警系统的研究内容  14
    1.2.2 车道偏离告警系统的发展概况  14-16
  1.3 论文主要研究工作  16-18
    1.3.1 论文的内容及组织结构  16
    1.3.2 论文的主要贡献  16-18
第二章车道标志线检测  18-44
  2.1 道路图像的逆透视投影变换  18-27
    2.1.1 坐标系关系  20-22
    2.1.2 摄像机标定  22
    2.1.3 图像投影变换  22-27
  2.2 图像的预处理  27-32
    2.2.1 图像的边缘提取  28-29
    2.2.2 图像的阈值分割  29-32
  2.3 车道标志线的提取  32-43
    2.3.1 高速公路道路模型分析  32-33
    2.3.2 车道标志线的起始点检测  33-39
    2.3.3 车道标志线的跟踪  39-40
    2.3.4 车道标志线的拟合  40-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章基于TLC的车道偏离告警  44-62
  3.1 TLC方法分析  44-50
    3.1.1 TLC原理  44-48
    3.1.2 驾驶员模型  48-50
  3.2 基于AR模型的时间序列预测  50-58
    3.2.1 时间序列预测的概念  51
    3.2.2 AR模型介绍  51-52
    3.2.3 AR模型的阶数确定  52-58
  3.3 车道偏离告警的判定  58-61
  3.4 本章小结  61-62
第四章系统实现  62-71
  4.1 实验环境  62-64
  4.2 实验结果  64-70
    4.2.1 直道正常行驶  65-66
    4.2.2 弯道正常行驶  66-68
    4.2.3 车辆换道行驶  68-70
  4.3 本章小结  70-71
第五章总结与展望  71-74
  5.1 本文工作总结  71-72
  5.2 今后的研究方向  72-74
致谢  74-76
参考文献  76-81
攻读硕士学位期间发表的主要论文  81

高速公路车道偏离告警系统的研究

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