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基于单目视觉的车辆主动安全技术研究

作　者: 张青森
导　师: 解梅
学　校: 电子科技大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 单目视觉 摄像机标定 车辆检测 车道检测 车道偏离预警
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 252次
引　用: 2次
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内容摘要


近年来,随着汽车数量的迅速增加,由车辆碰撞、车道偏离引起的道路交通事故也在迅速增加,伤亡人数也逐年攀升,成为现代社会一大公害。在此背景下,车辆的主动安全驾驶引起了越来越多研究机构和汽车制造商的重视。基于计算机视觉的车辆检测定位、车辆碰撞预警、车道线检测及车道偏离预警是汽车主动安全应用的一个重要研究方向。视觉传感器由于其低廉的价格、算法柔韧性强、采集的信息丰富等优点,在车辆的主动安全应用中得到广泛的使用。本文重点研究基于单目视觉的主动安全技术研究,通过安装在车辆前方的摄像机采集道路环境信息并进行处理,实现前方车辆检测定位、前方车辆距离测量、车道线检测、车道偏离预警功能。本论文的主要工作及研究成果如下：1.为了建立图像与空间目标的映射变换关系,实现视觉测量,需要对摄像机进行标定。首先介绍了目前摄像机标定的主要方法,然后根据本课题的研究所使用的单目摄像机,制定出一套简便实用与精度兼得的标定方法。2.研究使用了一种基于梯度方向直方图(Histogram of Oriented Gradient)的车辆检测方法,通过梯度直方图提取样本的特征,使用线性支持向量机训练获得二分类器,使用分类器实现前方车辆的检测定位。利用图像处理、几何变换基础理论,结合检测到的车辆位置信息,实现前方车辆距离的测量。3.利用canny算子提取图像的边缘及边缘方向信息对传统的Hough变换方法进行改进,从而实现车道线的检测。根据车道线检测结果并结合当前车辆行驶情况确定当前行驶车道线的参数信息。4.对目前车道偏离预警决策方法进行了简单介绍,介绍了一种车辆横向偏移距离与车辆偏航角度的计算方法,根据这些信息建立了一种基于未来跨越车道时间估算的预警方法。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外相关领域研究现状  11-14
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究状况  13-14
  1.3 论文工作及内容安排  14-16
第二章 摄像机参数的标定  16-30
  2.1 引言  16-18
  2.2 摄像机标定理论算法  18-23
    2.2.1 参考坐标系的建立  18-19
    2.2.2 摄像机线性模型的标定  19-22
    2.2.3 摄像机的非线性模型标定  22-23
  2.3 摄像机参数的标定  23-29
    2.3.1 摄像机内部参数的标定  23-25
    2.3.2 摄像机外部参数的标定  25-27
    2.3.3 外部参数简单标定方法  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 车辆的检测定位与距离测量  30-48
  3.1 引言  30-32
  3.2 前方车辆检测与定位  32-40
    3.2.1 车辆检测算法总体流程框架  32-33
    3.2.2 HOG特征提取  33-35
    3.2.3 训练线性SVM分类器  35-36
    3.2.4 车辆检测与定位  36-37
    3.2.5 实验仿真  37-40
  3.3 基于单目视觉的前方车辆距离测量  40-47
    3.3.1 基于视觉的测距模型  41-43
    3.3.2 前方车辆距离测量  43-45
    3.3.3 实验仿真  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 基于改进HOUGH变换的车道线检测  48-60
  4.1 引言  48-49
  4.2 车道线检测算法流程框架  49-50
  4.3 图像的边缘提取  50-52
  4.4 车道线检测算法  52-58
    4.4.1 Hough变换算法概述  53-54
    4.4.2 改进的Hough变换算法  54-55
    4.4.3 车道直线特征的提取  55-58
  4.5 实验仿真  58-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章 基于视觉的车道偏离预警算法  60-70
  5.1 引言  60-61
  5.2 车道偏离预警算法  61-66
    5.2.1 车道偏离预警标准介绍  61-63
    5.2.2 车辆偏航角估算  63-64
    5.2.3 车辆横向偏移距离测量及预警方法  64-66
  5.3 实验仿真  66-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章 总结与展望  70-72
  6.1 研究成果总结  70-71
  6.2 后续工作建议  71-72
致谢  72-73
参考文献  73-76
攻硕期间取得的研究成果  76

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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