基于单目视觉的智能车辆视觉导航系统设计

基于单目视觉的智能车辆视觉导航系统设计

基于单目视觉的智能车辆视觉导航系统设计
0 引言

基于计算机视觉的高速公路防撞系统是当前智能交通管理系统研究的热点之一。如何在
多变的环境下快速准确地从视频图像里检测到车道和前方车辆是实现这类系统面临的最
关键问题。近20年来，国内外很多研究人员对这个问题进行了大量研究，提出了多种多
样的实用算法并成功开发了一些视觉系统。这些系统所采用的算法基本上可以分为基于
双目视觉的方法、基于运动的方法、基于外形的方法和基于知识的方法。基于双目立体
视觉的方法计算量大，需要特殊硬件支持；基于运动的方法，无法检测静止目标且实时
性差；基于外形的方法，因建立有效的培训样本仍然是需要研究的问题；基于知识的方
法，在障碍物数量较少时效率较高，但复杂环境下错误率有所增加。

针对常规算法的不足，本文设计了一种精度高，稳定性好的基于单目视觉的车载追尾预
警系统。它利用一种新的边缘检测算法识别前方道路，然后利用阴影检测与跟踪相结合
的方法识别前方车辆，接下来根据前后车距判断其威胁等级，最终向驾驶员提供相应的
声光报警信号。

1 系统工作原理

系统硬件部分包括MCC-4060型CCD摄像机、VT-121视频采集卡、GPS、PC-
104工控机和显示终端。GPS通过串口向工控机发送本车车速信息，安装在车内挡风玻璃
后的CCD摄像机将图像帧通过视频采集卡送入工控机，经过软件的处理分析后，在显示终
端上标注出前车障碍物和道路标线，同时根据车速、间距等判断危险等级，发出相应的
声光报警信号；

系统的软件部分包括道路检测、道路跟踪、车辆检测、车辆跟踪、测距、决策和报警等
模块。当车速达到60km／h时，系统开始处理实时采集到的图像序列。对于每一帧图像，
首先检测并跟踪图像中的车道白线，然后在车道确定的感兴趣区域内检测车辆。如果存
在疑似障碍车辆，则启动车辆跟踪，利用跟踪信息进一步排除虚