車(chē)輛主動(dòng)安全系統(tǒng)中的視覺(jué)感知技術(shù)研究.pdf

1、本文從車(chē)輛主動(dòng)安全系統(tǒng)中對(duì)車(chē)輛進(jìn)行橫向和縱向控制的角度出發(fā),針對(duì)車(chē)道偏離檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)車(chē)輛檢測(cè)與跟蹤、車(chē)距測(cè)量與車(chē)輛避撞等問(wèn)題,研究以機(jī)器視覺(jué)作為感知手段的外界信息獲取方法。論文深入分析了車(chē)載攝像機(jī)成像的基本原理,改進(jìn)了視覺(jué)檢測(cè)方法,取得了較為滿(mǎn)意的結(jié)果。本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果包括:
　　 (1)采用模型與特征相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)化道路的識(shí)別與跟蹤。根據(jù)結(jié)構(gòu)化道路的實(shí)際特點(diǎn),選擇直線(xiàn)模型作為道路模型,設(shè)置感興趣區(qū)域并通過(guò)Houg

2、h變換檢測(cè)出車(chē)道線(xiàn)特征,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)道路的識(shí)別。其中,感興趣區(qū)域的位置和大小由Kalman濾波器動(dòng)態(tài)地確定,降低了Hough變換的計(jì)算成本,提高了算法的實(shí)時(shí)性。另外,文中還將道路圖像轉(zhuǎn)換到HIS顏色空間,解決了黃色車(chē)道線(xiàn)的檢測(cè)問(wèn)題。
　　 (2)提出了車(chē)載攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)離線(xiàn)標(biāo)定、外部參數(shù)在線(xiàn)調(diào)整的攝像機(jī)標(biāo)定新方法。由于在車(chē)輛行駛過(guò)程中攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)保持不變,因此可采用平面靶標(biāo)方法在離線(xiàn)狀態(tài)下對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。而攝像機(jī)外部參數(shù)會(huì)由于車(chē)

3、輛顛簸等原因發(fā)生改變,影響到車(chē)道偏離和車(chē)距測(cè)量的精度,處理的方法是根據(jù)圖像中車(chē)道線(xiàn)消失點(diǎn)的位置以及車(chē)道線(xiàn)斜率關(guān)系,并結(jié)合內(nèi)部參數(shù)的標(biāo)定結(jié)果,在線(xiàn)調(diào)整攝像機(jī)外部參數(shù)。從而避免了對(duì)所有攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定的復(fù)雜過(guò)程,同時(shí)也提高了視覺(jué)測(cè)量精度。
　　 (3)提出了基于車(chē)道線(xiàn)斜率的車(chē)道偏離檢測(cè)新方法。通過(guò)對(duì)針孔模型下攝像機(jī)成像公式的理論推導(dǎo),得到了車(chē)道偏離率與圖像中兩側(cè)車(chē)道線(xiàn)斜率比之間的簡(jiǎn)單函數(shù)關(guān)系。通過(guò)對(duì)道路現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與手工測(cè)量結(jié)果的

4、比較表明,該車(chē)道偏離檢測(cè)方法達(dá)到了較高的測(cè)量精度。
　　 (4)以道路檢測(cè)結(jié)果作為約束條件,采用基于特征和基于運(yùn)動(dòng)分析的方法實(shí)現(xiàn)了本車(chē)周?chē)\(yùn)動(dòng)車(chē)輛的檢測(cè)。在檢測(cè)本車(chē)道內(nèi)前方運(yùn)動(dòng)車(chē)輛時(shí),首先根據(jù)車(chē)底陰影檢測(cè)結(jié)果得到車(chē)輛的疑似區(qū)域,再通過(guò)車(chē)輛尾部的灰度和邊緣對(duì)稱(chēng)性檢測(cè)進(jìn)一步確認(rèn)前方運(yùn)動(dòng)車(chē)輛。而對(duì)于相鄰車(chē)道內(nèi)后方超車(chē)車(chē)輛,則分別采用了背景差分法和稀疏光流法兩種方法進(jìn)行檢測(cè)。
　　 (5)將Kalman濾波技術(shù)與Mean Shi

5、ft及CamShift算法融合,實(shí)現(xiàn)了對(duì)前方運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的跟蹤。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠在彎道、不同車(chē)距、環(huán)境中存在干擾以及天氣、光照發(fā)生變化等各種情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)車(chē)輛的穩(wěn)定跟蹤。
　　 (6)提出了基于車(chē)道線(xiàn)消失點(diǎn)的車(chē)距測(cè)量新方法。從攝像機(jī)成像原理出發(fā),推導(dǎo)出基于單目視覺(jué)的車(chē)距測(cè)量公式,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明該方法具有較高的車(chē)距測(cè)量精度。同時(shí)完成了攝像機(jī)安裝高度、俯仰角、方向角等外部參數(shù)變化情況下的車(chē)距測(cè)量試驗(yàn),給出了影響車(chē)距測(cè)量結(jié)果