一种基于并行处理器的快速车道线检测系统及fpga实现 .

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1、第32卷第12期电子与信息学报Vol.32No.122010年12月JournalofElectronics&InformationTechnologyDec.2010一种基于并行处理器的快速车道线检测系统及FPGA实现李元金张万成吴南健(中国科学院半导体研究所北京100083)摘要：该文提出了一种并行的快速车道线检测系统。该系统包含一个32×32的处理器单元(PE)阵列和双RISC子系统。PE阵列实现车道线图像像素级并行预处理，获取图像边缘特征，双RISC核子系统根据边缘特征实现两条车道线直线参数的并行检测，从而使得检测过程的每一步都是并行进行，显著提高检测速率。

2、该系统用FPGA实现。实验结果表明本系统具有良好的鲁棒性且可达到每秒50帧的检测速率，满足了车道偏离预警系统实时性要求，具备重要的应用价值。关键词：图像处理；车道线检测；并行；FPGA；精简指令集计算机(RISC)中图分类号：TP391.41;TN432文献标识码：A文章编号：1009-5896(2010)12-2901-06DOI:10.3724/SP.J.1146.2010.00111AFastTrafficLaneDetectionSystemBasedonParallelProcessorsandFPGAImplementationLiYuan-jinZha

3、ngWan-chengWuNan-jian(InstituteofSemiconductors,ChineseAcademyofSciences,Beijing100083,China)Abstract:Thispaperproposesaparallelfasttrafficlanedetectionsystem.Thesystemconsistsofa32×32ProcessingElements(PE)arrayandadualRISCcoresubsystem.ThePEarrayperformspixel-parallelimagepreprocessin

4、gandoutputsedgefeatures,thedualRISCcoresubsystemperformstwolanesparametersdetectioninparallelbasedonedgefeatures.Inthisway,everystepinthedetectionprocessisinparallelandthedetectionrateisrapidlyincreased.ThesystemisimplementedwithFPGA.Theexperimentshowsthatithasgoodrobustnessandcanreach

5、upto50fps.Thismeetsthedemandofreal-timeforlanedeparturewarningsystemandmakesanimportantsenseforpracticalapplication.Keywords:Imageprocessing;Trafficlanedetection;Parallel;FPGA;RISC(ReducedInstructionSetComputer)行处理架构，能够实现对整个图像或图像块中的所1引言车道偏离预警系统是解决汽车驾驶安全的重要有像素同时并行处理，从而实现每秒高达1000帧以[1,2]上

6、的高速图像处理[5,6]。然而其缺乏处理高度复杂算手段，其研究的关键是如何快速和准确检测出车道偏离。传统的车道线检测都是基于PC机，采用软法的能力，无法完成如直线检测等复杂的高级图像件实现，算法复杂，速度慢，无法满足实时性的要处理。求。随着近年来信息技术的发展，尤其是像FPGA本文提出了一种基于视觉芯片构架的快速车道和DSP等可编程器件的快速发展，使得在小型器件线检测片上系统。该系统主要包含一个32×322维上也能得以实现车道偏离预警，如Pankiewicz研究的处理单元(PE)阵列和双精简指令集计算机(RISC)[3]小组用FPGA实现了车道线的检测。而Hsiao

7、Pei-子系统。PE阵列实现对车道线图像的像素级并行预[4]yung研究小组开发出了用于车道线检测的芯片。处理，完成噪声去除和图像边缘特征提取等低级图然而这些研究工作主要是将传统的检测算法流程的像处理；而双RISC核子系统根据边缘特征实现对两一部分或者几个部分做成专用的硬件实现，图像处条车道线直线参数的并行检测等高级图像处理。快理过程在本质上还是逐个像素串行进行，导致其检速车道线检测片上系统通过PE阵列和双RISC核的测速率还是有限。基于图像处理的车道偏离检测速两级并行图像处理，能快速和准确地检测出车道线，度依赖于图像的并行处理程度，并行度越高，则其实现车道偏离