基于单目视觉的车辆行驶辅助技术-研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特另wl／Jn以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：专¨o孓日期：乙。彳年户月歹／日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有

2、关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)、I，'签名：圣：』!基导师签名：日期：b翻第一章绪论第一章绪论车辆的行驶安全是车辆和交通系统发展的重要课题。在汽车数量和密度迅速增加，对高速交通的需求日益增长的情况下，公路上的交通事故和交通安全问题日益突出。由此，车辆的自动监视和辅助驾驶系统也渐渐成为衡量车辆性能的重要指标之一，它是车辆工程领域的研究前沿，体现了车辆工程、人工智能、自动控制、计算机等多学科领域理论技术的交叉与综合，是未来车辆发展的趋势，而安全保障技术是其中必不可少和十分重要的组成部分。这方面的研究不仅有

3、利于更好地保障车辆行驶的安全，更为未来的自动驾驶的智能车辆奠定了坚实的基础。1．1研究背景及意义随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对交通的需求增长很快。多年来，世界各发达国家修建了大规模的交通网络，希望通过改善交通基础设施来满足人们的交通需求。然而由于土地资源有限，通过扩大路网规模、加宽路面及增加车道来满足日益增长的交通需求已不现实。因此，发达国家已逐渐转移到依靠高新技术来改造现有的道路运输系统及其管理体系，从而大规模提高路网通行能力和服务质量来解决问题。这就是带动整个交通运输现代化的“智能交通系统"(IntelligentTransportationSystem，ITS)

4、【1】【2】13】。早在20世纪80年代初，人们对智能运输系统及其相关技术就产生了极大的兴趣。各国政府和研究机构将越来越多地目光投向了这极具诱人前景的智能运输系统。智能交通系统是一项庞大的社会性的系统工程，包括辅助安全驾驶系统、先进的交通管理系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、公共交通运营系统、应急管理系统、先进的车辆控制系统等。其中，辅助安全驾驶系统是这个系统之中成本较小，与民众关系较为密切，而具有相当明显的社会效应的重要组成部分，具有巨大的社会经济发展潜力，它能够显著地提高交通的安全水平，增加交通的机动性，降低汽车运输对环境的影响，提高汽车运输生产率和经济效益。对智能车辆的

5、研究是其中相当关键，也是最具有挑战性的一环，涉及了传感、自动控制、人工智能等诸多的研究领域。电子科技大学硕士学位论文相对雷达、激光、超声波、红外线等传感器进行感知道路环境，视觉传感系统具有不可忽视的优点。在实际生活中，驾驶员通过视觉可以获得90％以上的环境信息，例如交通标志、交通信号、车道线、道路形状、车辆、道路标记、障碍物等，很显然，可以考虑应用机器视觉来理解道路环境。基于视觉导航的智能车辆研究最早可追溯到60年代末，由于实时图像处理的计算量非常大，而当时的计算能力十分有限，只有少数几个研究小组开展这方面研究。随着技术的不断发展，目前的计算机硬件水平为实时图像处理提供了可能。一

6、方面，处理器和存储器的价格不断下降，商用计算机的体积不断变小，而性能有了显著的提高，例如目前的商用笔记本电脑可以满足一般实时图像处理的要求；另一方面，CCD摄像头费用低廉，体积小，此外图像处理算法有柔韧性和适应能力强等特点。因此视觉导航在智能车辆的导航中有广阔的应用前景。然而视觉传感系统的缺点是易受天气情况影响及光线等因素制约，所需的图像计算量比较大，因此往往将若干种传感系统并行运行，并将获得的信息进行多模融合，使传感系统在保证精确性的同时，提高其适应性和可靠性。1．2相关领域在国内外的研究现状1．2．1国外研究现状国际范围内对此方面的研究始于二战之后，最初是通过在道路上铺设制导

7、电缆或磁诱导设备，进行横向行驶控制来实现自动驾驶系统。70年代以后，基于机器视觉的汽车自主驾驶系统成为了自动驾驶系统研究的焦点。而90年代后，国家项目和军事需求成为了这方面研究巨大的推动着之一。f1胆】f3】f6】1．日本国际范围内对此方面的研究首先从运输问题相当严重的日本开始。在20世纪70年代后期，日本机械技术研究所进行了世界上首次基于机器视觉的自主汽车驾驶系统道路试验。80年代期间，日产与富士通联合研制了PVS自动驾驶汽车，具有自动回避静止障碍物及夜间、雨天等恶劣天气下自动