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基于单目视觉的安全车距监测系统
| 论文题名： | 基于单目视觉的安全车距监测系统 |
| 关键词： | 安全车距监测系统;单目视觉;自动校准;像素坐标系;位置识别 |
| 摘要： | 视觉系统在自动驾驶系统中有着不可替代的作用，而在视觉系统中，单目视觉相比于多目视觉又有着成本低等优点。出于安全驾驶的需求，安全车距监测一直是自动驾驶领域研究的重点。因此，本文基于单目视觉的解决方案对前车位置识别、车距检测、车速检测以及自动校准方法进行了研究，并搭建了一套安全车距监测实验系统。该系统的特点是不借助其它传感器，仅仅依靠单目视觉实现安全车距监测，降低了成本和安装使用难度。其既能够作为自动驾驶系统中的安全车距监测功能模块，又能够单独作为驾驶员安全驾驶的安全车距辅助提醒系统进行使用。本文的主要研究内容与主要工作如下所述。 1.设计前车位置识别方法。对安全车距进行监测，首要工作是判断前车的位置是否处在本车的前进路线上。通过对视频帧中前车与本车所在车行道的位置关系进行分析，本文设计了坐标法和集合法两种前车位置识别方法。坐标法是根据同一水平线上的前车轮廓左右端点及本车道两条车道线参考点的位置关系判断前车位置；集合法是统计前车轮廓像素点集合和本车道及车道线像素点集合，通过判断两个集合是否相交从而识别出前车是否为监测车辆。 2.设计车距检测方法。方案一是按实际距离对图像进行分段，计算每个分段中单位纵坐标代表的实际距离，根据监测车辆参考点与本车参考点之间的单位纵坐标数量，计算两车之间的垂直距离。方案二是首先以本车参考点为坐标原点建立像素坐标系和空间坐标系，然后结合实测数据，建立两个坐标系之间的转换模型，最终将像素坐标系中监测车辆参考点的纵坐标转化到空间坐标系中即可求得两车之间的垂直距离。 3.设计本车车速检测方法。安全车距的大小取决于当前的车速，因此要对本车车速进行实时检测。本文设计的本车车速检测方法基于车距检测的坐标系转换模型，根据图像中可跨越同向车行道分界线的参考点在相邻两帧图像中的位置变化计算得到本车前进的距离，进而求得两帧间隔时间内的平均车速，将其近似为瞬时车速。 4.设计单目视觉系统的自动校准方法。由于摄像头安装位置和角度的差异对基于单目视觉的车距检测方法的准确性影响很大，因此增加自动校准功能来满足不同车型在不同位置安装的需求。 5.实验系统测试。综合上述方法选择最优方案搭建安全车距监测实验系统，通过测试实验验证系统有效性。 |
| 作者： | 魏志恒 |
| 专业： | 电子科学与技术 |
| 导师： | 张欣 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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