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基于视觉的车辆防撞预警研究

作　者: 卢文玉
导　师: 毛建国
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 车辆工程
关键词: 车辆检测防撞预警临界安全距离模型多特征融合视觉测距
分类号: U463.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

近年来,随着高速公路里程数迅速增加和汽车保有量的持续增长,致使发生在高速公路上的交通事故的数量也在急剧的升高,造成很多的人员伤亡和巨大的经济损失。防撞预警系统(Collision Warning System,CWS)作为汽车主动安全技术之一,其主要目的是在危险情况下及时提醒驾驶员,使驾驶员有足够的反应时间来避免即将发生的交通事故。该技术的研究日益受到国内外学者的关注。本文在以视觉传感器作为获取前方车辆信息的基础上,阅读大量国内外文献,构建了防撞预警系统,并在以下的四个方面做了进一步研究:(1)建立高速公路临界安全车距模型。本文在考虑到前后车的相对速度对临界安全距离影响的情况下分析车辆的制动过程,并研究不同路况下最大制动减速度的变化,同时对驾驶员反应时间、制动协调时间和减速度增长时间做了合理设置,最后在以上分析的基础上建立高速公路临界安全车距模型。(2)改进车辆检测方法。在分析前人多特征融合的单目视觉车辆检测方法的基础上,提出了一种利用水平边缘对称性特征和路面消失点特征确定感兴趣区域的方法。在感兴趣区域内,利用车底阴影特征确定车辆候选区域;再利用车辆垂直边缘对称性特征去除虚假的车辆候选区域。实验结果表明该方法有效提高实时性同时也保证了检测精度。(3)提出一种利用单目视觉测量距离的方法。本文通过分析车载坐标系与计算机帧存坐标系的关系,推导出计算视觉距离的公式。依据此公式,再根据标定出的摄像机内参和实际场景试验中得到的外参,计算出视觉距离,并分析视觉距离与实际距离的误差,试验结果表明误差在允许范围内,证明此距离测量方法可以满足预警系统的要求。(4)验证防撞预警系统的有效性。为了对本文设计开发的防撞预警系统有效性进行验证,在宁杭高速公路上进行了防撞预警系统的实时试验,结果表明本系统具有良好的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 研究背景和意义  10-11
  1.2 研究现状  11-13
    1.2.1 国外  11-13
    1.2.2 国内  13
  1.3 车用防撞预警系统  13-15
  1.4 本文研究的主要内容  15-16
    1.4.1 研究目标  15-16
    1.4.2 研究内容  16
  1.5 本文的结构布局  16-17
第二章高速公路安全距离模型  17-25
  2.1 研究意义  17
  2.2 临界安全距离模型的建立  17-21
  2.3 临界安全距离模型参数设置  21-22
    2.3.1 各段时间的确定  21
    2.3.2 速度范围的确定  21
    2.3.3 最大制动减速度值的确定  21-22
  2.4 仿真结果  22-24
  2.5 本章小结  24-25
第三章车辆检测中的图像处理技术  25-31
  3.1 彩色图像转换为灰度图像  25
  3.2 图像边缘检测  25-28
  3.3 图像平滑滤波  28-30
  3.4 本章小结  30-31
第四章车辆检测方法  31-42
  4.1 双目视觉车辆检测法  31-32
  4.2 光流法  32
  4.3 基于特征的方法  32-34
  4.4 融合多种特征的车辆检测方法  34-41
    4.4.1 感兴趣区域提取  34-35
    4.4.2 阴影检测  35-39
    4.4.3 基于垂直边缘对称性的车辆验证  39-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章试验过程与结果分析  42-54
  5.1 视觉距离测量原理  42-46
  5.2 防撞预警系统实验  46-53
    5.2.1 摄像机标定实验  46-48
    5.2.2 距离验证试验  48-50
    5.2.3 车辆检测试验  50-51
    5.2.4 预警试验  51-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-61
在学期间的研究成果及发表的学术论文  61

基于视觉的车辆防撞预警研究

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