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基于机器视觉的汽车辅助驾驶技术研究
| 论文题名： | 基于机器视觉的汽车辅助驾驶技术研究 |
| 关键词： | 汽车辅助驾驶;车道偏离控制;机器视觉;信息传输;方向矫正 |
| 摘要： | 随着交通运输业的迅速发展，交通安全问题也日益突出，每年20多万起的交通事故严重威胁着人类的生命财产安全。为了最大程度上减少交通事故的发生，科学家提出了汽车辅助驾驶系统。其中车道偏离控制就是辅助系统的重要内容。在驾驶员未打转向灯的情况下，实时的检测汽车是否偏离了车道线行驶，并根据判断的情况进行方向的自动矫正，以减少交通事故的发生。针对基于机器视觉的汽车辅助驾驶技术，本文研究了如何正确的识别车道信息，建立合理的车道偏离模型，实时的传输偏离信息以及正确的进行方向矫正等内容。 为了在天气晴朗的条件下，获取结构化道路的车道线信息，探讨了图像预处理技术。首先对采集到的图像进行车道线区域的提取以及灰度化，用以提高处理速度和识别的准确率;其次，分别介绍了图像滤波、二值化、边缘检测的原理以及方法，并对不同的方法在Matlab平台上进行了实验验证，滤波方法选择了中值滤波，边缘检测选择了Sobel算子;检测出边缘后，介绍了车道线识别的不同方法并通过理论比较选择了Hough变换法进行车道线的识别。最后，针对识别出的多条车道线，本文提出了基于斜率的车道线选择方法进行了车道线的选择，并提取了车道线的相关参数。 分析了常见的几种道路模型，并进行比较，选择了直线模型作为研究对象。对车道偏离常用的方法进行了分析比较，选择了基于车道偏移率的方法作为车道偏离判断的模型，并进行了理论推导，计算出不同偏离程度所对应的偏移率的值。确定出偏离时阈值的计算方案。利用Open Source Computer Vision Library(OpenCV)平台进行了车道偏离的实验验证，说明车道线识别算法的可行性。 在车道线识别的基础上，进行了方向辅助控制模块的设计，并对不同的部件进行了功能说明，利用Protues软件对电子控制单元(ECU)模块进行了仿真，说明此方案的合理性。选择了串行通信进行偏离信息的传输。对ECU模块进行了重点研究，设计了合理的硬件电路，利用模糊控制法进行方向的矫正。 最后，搭建实验平台，通过车辆记录仪在高速公路上采集了一段车辆行驶视频，进行了车道偏离控制的实验验证。实验表明，此方案的识别速率达到了0.015s/frame，识别的准确率为97.9％。在偏向角不大于5°的范围内，电机的旋转方向以及旋转角度都会按照设置的规则进行变化。 |
| 作者： | 闫琪 |
| 专业： | 光学工程 |
| 导师： | 段存丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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