基于fpga车道线检测系统开发

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1、基于FPGA车道线检测系统开发摘要：车道线检测系统是车道偏离预警装置(LDW)的核心。本文基于Xlinx的Spatran6平台，开发了LDW产业化所需的车道线检测算法和现场可编程门阵列(FPGA)电路，并通过软硬件协同仿真验证了系统性能。测试结果表明，该系统进入跟踪模式后，常规路况下识别准确率达100%,实时处理速度不低于30帧/s,能够适应弯道、夜间等工况,可以满足LDW的产业化要求。关键词：车道偏离预警装置(LDW)；现场可编程门阵列(FPGA)；车道线检测；协同仿真中图分类号：U463.6文献标文献标志码：A文献标D0I：10.3

2、969/j.issn.2095-1469.2011.05.010DevelopmentofaLaneDetectionSystemBasedonFPGAGaoFeng,GuiHanyang,ZhangQiang,HeJugang(Chang"anAutoGlobalR&DCenter,Chongqing401120,China)Abstract：Thelanedetectionsystemisakeypartoflanedeparturewarning(LDW)systems.Alanedetectionalgorithmandafie

3、ldprogrammablegatearray(FPGA)circuitweredevelopedformassproductionofLDWsystemsbasedonSpatranGplatformofXlinx・Theperformanceswerevalidatedbyhardware/softwareco-simulation.Theresultsshowthatthedetectionaccuracyis100%atnormalconditionsfortrackingmode.Therealtimeprocessingsp

4、eedismorethan30frames/s,whichcanbeusedunderdarkandcurvedrivingconditions・TheproposedsystemissatisfiedformassproductionrequirementsofLDWsystems・Keywords:lanedeparturewarning(LDW)systems；fieldprogrammablegatearray(FPGA)；lanedetection；co-simulation随着我国高速公路总里程的不断增加，高速公路交通事故也

5、在不断攀升。在这些交通事故中，车辆偏离是重要的原因之一[1-4]o车道偏离预警装置(LaneDepartureWarning,LDW)便是在监测到车辆出现无意识偏离的时候，向驾驶员发出报警，提示驾驶员及时纠正，使车辆重新驶回正常车道[5-7]o目前的LDW系统均包括两大部分[5-7]:(1)通过摄像头采集前方道路图像，采用现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)或数字信号处理芯片(DigitalSignalProcessing,DSP)进行实时图像处理，提取车道线信息。(2)根据车道线信息和车辆

6、状态对车辆是否无意识偏离车道进行判定，判定为偏离时发出报警信号。其中，车道线检测系统是实现LDW功能的核心和基础，对车道线的正确检测是降低误报率和漏报率，提高用户接受度的重要前提。实际行驶中，路况具有极大的多样性和不确定性，为提高车道线检测的准确率，必须增加多种处理算法，从而导致车道线检测软件的复杂度和资源需求大大提高。为提高车道线检测的准确性和可靠性，同时能够保证实时性，考虑到车道线检测算法中图像处理的特点和FPGA并行计算的优势，本研究应用ISE的SystemGenerator工具完成车道线检测算法开发，并在Xlinx的Spatra

7、n6平台上实现了车道线检测系统的软硬件协同仿真。测试结果表明，所开发的车道线检测系统的识别准确率、图像处理实时性和恶劣工况适应性均能够满足LDW产业化要求。1车道线检测算法车道线检测算法如图1所示。车道线检测算法包括两种模式[6-7]:初始模式和跟踪模式。工作模式由检测状态控制器根据车道线检测结果确定。如图2所示，在初始模式下，对区域2和区域3图像数据进行处理；在跟踪模式下，考虑连续两帧图像中车道线位置不会发生很大变化，仅需对上次检测的车道线附近区域，即感兴趣区域图像数据进行处理，从而减少计算量。边缘检测和二值化模块首先采用索贝尔算子进

8、行边缘检测，然后根据大津法得到的阀值进行二值化处理［8］。霍夫变化模块针对每个像素点坐标（，），根据公式（1）所示的直线方程遍历得到对应的，并在由和构成的二维空间进行累加，累加值代表落在以对应和为参数的直线