摘要
高速道路是车辆交通事故多发地之一。事故形成的主要原因是车速过快或车距太近。以上因素导致一旦发生险情，驾驶员往往无法及时操控车辆以避免事故发生。因此，对高速行驶的车辆提供快速远距离的测距信息十分重要。为达到此目的，需要从车载测距系统的硬件软件等各方面进行提升。本论文从测距算法入手，采用几何关系推导算法，依靠单目视觉检测出车道线与前方车辆，并对障碍车辆进行快速实时测距。 测距算法主要分为图像预处理、车道线检测、车辆检测、测距四个步骤。第一步，论文采用中值滤波、直方图均衡化、图像分割对图像预处理，提高图像质量。 第二步，检测车道线。主要包括如下步骤:利用Canny算子检测图像边缘，提取车道线;建立近视野为直线，远视野为曲线的数学模型，并分别使用Hough变换和最小二乘法拟合车道线;再使用区域生长算法分割图像中路面区域，最后利用形态学算法完善路面图像。 第三步，车辆检测。首先利用分水岭算法分割车辆与路面图像，并锁定目标车辆;然后基于车辆的灰度对称性、轮廓对称性、尾灯及车牌等多种特征对目标车辆的顶端、底盘中心、车身阴影与路面交汇点进行标记。 第四步，测距。实验结果表明对应点推导法与灭点法具有良好的测距精度，但是不能满足高速道路的远距离测距要求。本文给出一种基于几何关系推导的单目测距方法。首先根据车道线和车辆检测结果，确定前方是否存在障碍车辆;然后结合对应点推导法、灭点法，引入小孔成像模型，建立几何关系推导法的单目测距数学模型。该模型依据相机俯仰角、车身顶点、底盘中心点计算车身实际高度;再根据小孔成像理论，由焦距、车身高度、相邻两帧图像车身高度像素的差值等参数，建立单目测距数学模型，并针对弯道部分加入修正参数，提高测距精度。 基于几何关系推导法的单目测距方法主要优势在于:不仅具有较高地测距精度，还可以有效地解决以下两个测距中的难点:车辆航向偏离车道线方向造成测距误差过大问题以及由于车道线及灭点被前方车辆阻挡造成无法测距问题。实验结果表明，在两车相对距离在10-100m高速道路上，本方法具有较高地测距精度，同时实时性良好。
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