基于机器视觉与gps导航技术分析

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2、iI；十机器视觉o』GPS甘航技术研究构化道路、多分支道路等复杂环境。目静，随着交通运输技术的发展，GPS在交通领域丌始得到应用。利用GPS的定位功能，可以十分方便地确定车辆当l；i『位置，配合电子地图。就能够从宏观上进行动态路径规划和车辆导行。O．1基于机器视觉与GPS导航系统的组成和工作原理典型的车辆导航系统一般由信息采集硬件部分、中央处理器、操作系统与处理软件等几部分组成，有时还需要连接相应的数据库以完成特定的功能。0．1．1基于机器视觉车道识别的工作原理公路路面的白色车道或道路两侧边缘

3、和黑色路面的CCD图像狄度值会有一定的差异。根据这种差异，经图像处理后可以获得需要的路径图像信息，如方位偏差、侧向偏差、车辆在道路中的位置等信息。将这些信息与CCD的预瞄距离及车辆的动力学方程相结合，可构成车辆控制系统数学模型。其原理流程如图0．1所示。图0．1车辆导行系统的原理流程图系统可为图像采集、图像预处理、路径信息、决策控制、路径导行等几部分，所有这些工作一般需要在一台较高配置的系统上完成。各部分的主要功能简述如下：1．车道图像采集采用视频卡捕获道路视频图像。这部分的任务主要是截获图像作

4、为后续识别之用。2．图像预处理首先将输入的彩色图像进行灰度化，随后在灰度图像上利用滤波算子进行滤波预处理，并生成一个门限，将滤波后的图像转化为二值图像，对二值图像中的噪声还要进行消除。3．路经信息在预处理得到的二值图像中进行区域搜索，获得需要的路径图像信息，然后交给后续模块进行处理。4．决策控制在得到路径信息和车辆自身状态信息利用自动控制、人工智能等理论做出决策。5．路径导行根据决策控制模块做出的决策发出相应的控制指令，引导车辆导航，并将结果反馈到前面的模块。O．1．2GPS的工作原理GPS[3

5、]系统是由美国国防部的陆海空三军在70年代联合研制的新型卫星导精十机器税觉’jGPS学航技术训究航系统，它的英文名称是“NavigationSatelliteTimingandRangingGlobalpositioningSystem”，其意为“卫星测时测距导航全球定位系统”，简称GPS系统。它是一种为海上、陆上、空中的用户提供全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统，并以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，成功地应用于航空航天、军事、交通运输、资源斟探、通信、气象等几乎所有的领

6、域中【41，被作为一项非常重要的技术手段和方法。GPS定位的基本原理15】是卫星不问断地发送自身的星历参数和时『白J信息，用户接受到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。每一颗卫星连续不断地向GPS接收机发送可跟踪的位移编码序列，GPS接收机可根据编码辨认相关的卫星，进而计算出接收机的确切位置和准确时间[61。航位推算(DeadReckoning)是经典的独立定位技术。对于在二维空间内移动的物体，如果其起始位置和以前所有时刻的位移已知，则通过在初始位簧上累加位

7、移矢量的方法可以计算出物体的当前位置，这就是DR定位的原理。航位推算系统实际上是一个简化了的惯性导航系统，它依赖惯性传感器来拾取车辆的位置和航向信息。O．2基于机器视觉与GPS导航的研究现状随着交通系统的迅速发展，越来越多的人开始关注有关交通安全、交通网络优化的问题。解决这些问题的努力使人们对智能汽车系统的相关技术进行应用产生了兴趣。为了实现完全或者部分的自动驾驶任务，人们提出了许多新方法、研制了许多新系统并加以试验和改进。自动驾驶任务包括沿道理行驶、保持汽车之间的安全距离、根据路况调整汽车的行

8、驶速度、寻找到达目的地的最佳路线、在城区环境下移动和停留等。目前，世界各国都在开展智能交通系统(ITS)、智能车辆公路系统(IVHS)的研究，以期望提高运输效率、减少交通事故和减轻驾驶者的劳动负荷。在欧洲，探索性的工作丌始于1986年的PROMETHEUS项目，在该项目的框架下，指出大量针对智能汽车的方法，并进行应用和测试；美国许多的汽车厂商、大学很早就丌始一系列的相关尝试丌发工作。并于1995年美国政府成立国家自动高速公堆十机器税觉’iGP$导航技术研究路系统联盟：同本也在1996年就成立先进

9、自动巡航高速公路系统研究协会，并研究和测试了关于汽车自动导航的各种方法．机器视觉由于可以提取驾驶过程中完整的信息，在智能车辆中具有极其重要的作用，吸引了国内外众多研究学者的关注，他们纷纷致力于相关理论和应用的研究，取得了许多突破性成果。德国的UBM大学的Dickmauns教授所在的智能车辆研究小组一直致力于动态机器视觉领域的研究。该小组研制的EMS--Vision视觉系统能够较好的模拟人眼的功能。该系统的特点是：随着速度的变化，能够自动调节摄像机的焦距；能够对周围较宽范围内的物体进行感知；系统适