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基于FPGA的车道检测系统研究
| 论文题名： | 基于FPGA的车道检测系统研究 |
| 关键词： | 车道检测;Hough变换;视频图像处理;FPGA平台;功能模块 |
| 摘要： | 由于社会的快速发展，公路里程和汽车保有量不断剧增，交通事故也随之增多。如何提高行车的安全性成为当前研究的热点。车道偏离预警系统(LDWS)是其中一个主要的研究方向，能避免驾驶员无意识的车道偏离。但是目前大部分的检测系统采用的是复杂的算法和高性能的硬件平台来实现的，成本高、体积大，影响了车道偏离预警系统的普及。设计出低成本、体积小的车道偏离预警系统是未来的趋势。车道检测是车道偏离预警系统的关键技术。随着FPGA成本不断下降，而性能持续提升，而且FPGA采用并行处理方式，处理能力强，非常适合应用在车道图像检测这种运算量大和实时性高的领域。本文对基于FPGA的车道检测系统的各个模块进行了研究，所做的主要工作如下: 本文首先研究了课题的产生背景和意义，分析了国内外的研究现状，然后在深入学习视频图像处理技术后，设计了基于FPGA平台的实时车道检测系统。该系统采用Altera公司的EP2C8Q208芯片作为核心器件，由前端图像采集模块、图像存储模块、图像处理模块和终端显示模块四个部分组成。图像采集模块采用OV7670摄像头模块，主要是完成系统对摄像头的配置后输出每秒30帧，640x480像素的彩色图像。图像存储模块采用SDRAM存储器，主要用来缓存图像数据以供后面的图像处理模块使用;图像处理模块是本系统的核心，主要完成灰度图像的提取、中值滤波、二值化、边缘检测和Hough变换等功能。终端显示模块则是将处理后的图像数据按照VGA显示标准经视频编码芯片输出到VGA显示器上。 本文对图像处理算法进行了研究，权衡了系统在实时性、硬件平台上的可实现性以及系统精度的要求，选取了中值滤波这种易于在FPGA上实现的算法。同时，为了减小运算量，缩短系统的处理时间，采用Sobel边缘检测算子提取车道信息。最后通过Hough变换提取车道线，并给出了拟合出的车道线的效果图。 本系统采用Verilog语言和IP核来实现，通过ModelSim仿真工具进行了功能仿真，在单板上验证了预期的所有功能，算法运行稳定准确。系统体积小、成本低。这些工作为下一步设计车道偏离预警系统打下了基础。 |
| 作者： | 杨勇 |
| 专业： | 无线电物理 |
| 导师： | 陈小宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中师范大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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