基于单目视觉的车道偏离预警系统设计与实现

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1、3．3车道线识别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．313．3．1抽样行扫描提取特征点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l3．3．2特征点筛选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3l3．3．3最小二乘拟合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯333．3实验结果及分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一333．4本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一35第四章基于数据回归建模的单目测距方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．374．1单目测距方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一374．2基于数据回归建模的单目测距方法⋯⋯⋯⋯⋯

2、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．2．1纵向和横向测距⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．2．1．1获得样本点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯384．2．1．2数据回归建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯404．2．2测距的动态补偿⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯434．2．3测距精度实验验证⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯454．3本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一50第五章车道偏离预警系统的实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯515．1车道偏离预警模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5l5．2预警机制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一525．3系统的硬件实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一545．3．1硬件的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯555．3．2硬件仿真开发环境⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯585．4系统的软件实现⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一585．5车道偏离预警硬件仿真系统实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯645．6本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一65第六章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯67参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．69发表论文和

4、参加科研情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．73致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．75lI第一章绪论1．1论文的研究背景1886年1月29日，两位德国人朱卡尔·木茨和戈特利布·戴姆乐获得世界上第一辆汽车的专利权，标志着世界上第一辆汽车诞生。自此，世界汽车工业不断蓬勃发展，从蒸汽机到内燃机，从奥托循环发动机到转子发动机，从木材与钢材混川到全金属车身⋯，舒适性和安全性始终是汽车制造者不断追求的两个口标。20IIt-乡E中叶开始，随着计算机、传感及自动化技术的不断发展，产生了结合舒适性和安全性的终极目标一汽车自动驾驶，它将给

5、人类带来舒适驾驶体验的同时，更能保障人们的生命安全。12．0010．008．00≤6．00r、4．002．000．009501960197019801990200020102020正图1-1中国交通事故死亡人数统计趋势随着汽车32_qk的不断发展，汽车保有量不断提高。根据美国汽车行业权威杂志Wardsauto统计：1950年至1970年，全球汽车保有量每10年翻一番。自1970年以来，全球汽车数量几乎每隔15年翻一番，1986年全球汽车保有量达N5亿辆。截lEVi]2011年8月16Et，全球处于使用状态的各种汽车总保有量已突破10亿辆¨J。与此同时，交通事故数量也与口俱增。世界卫

6、生组织2009年发布的《道路安全全球现状报告》指出，全球每年有127万人死于道路交通事故，仝世界大约因交通事故平均每2秒有1人致伤，每50秒就有1人致死。另以中国为例，如图1-l所示，自50年代起中国交通事故死亡人数呈整体上升趋势。从2000年至2007年，中国每年交通事故死亡人数均在10万人左右p，4J。交通事故给人们带来了巨大的生命和财产损失，为此人们一方面对交通提出天津工业大学硕士学位论文更严格的管制措施，另一方面加强了汽车安全技术的研究。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。被动安全技术主要包括i殳置安全带、安全气囊、保险杠等。主动安全技术使汽车能够主动采

7、取规避措施，避免事故的发生。随着技术的不断发展，主动安全技术向着汽车自动驾驶的方向发展。20tH=纪80年代初，美国最早提出了地面自主车辆(AutonomousLandVehicle，ALV)计划，并由美国国防部预研，美国陆军工程兵局地形实验室研制出l台自主地面车辆技术表演试验车，女¨图1．2所示，该试验车足自主地面车辆的雏形。图1．2自主地面车辆技术表演试验车自主地面车辆是一种室外智能移动机器人，其研制的目的是使用计算机代替人类完成驾驶任务，扩大人类汞J11J车辆或