車載攝像頭障礙物檢測(cè)嵌入式平臺(tái)

康 磊

車載攝像頭障礙物檢測(cè)嵌入式平臺(tái)

康 磊

康 磊 鄺沛江 莊衍豎

華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院

康磊，（1992-）男，碩士研究生，研究領(lǐng)域?yàn)樾盘?hào)與信息處理；鄺沛江（1991-）男，碩士，研究方向?yàn)閳D像處理；莊衍豎（1990-）男，碩士，研究方向?yàn)閳D像處理。

提出了一個(gè)基于視覺感知的汽車安全智能預(yù)警系統(tǒng)，通過使用嵌入式軟件進(jìn)行圖像算法編程實(shí)現(xiàn)，完成道路路況和障礙物檢測(cè)任務(wù)，指導(dǎo)車輛在道路上安全行駛。

引言

行車安全是汽車交通發(fā)展的永恒主題，隨著各國(guó)車輛的數(shù)目迅速增加，公路上的交通事故，特別是惡性交通事故發(fā)生率居高不下，交通安全問題日益突出，為此安全輔助駕駛技術(shù)受到前所未有的重視。它是智能交通研究領(lǐng)域的一個(gè)重要組成部分，體現(xiàn)了車輛工程、人工智能、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域理論技術(shù)的交叉與綜合，是未來車輛不斷發(fā)展的主要趨勢(shì)。

本文提出了一個(gè)基于視覺感知的汽車安全智能預(yù)警系統(tǒng)，通過使用嵌入式軟件進(jìn)行圖像算法編程實(shí)現(xiàn)，完成道路路況和障礙物檢測(cè)任務(wù)，指導(dǎo)車輛在道路上安全行駛。采用攝像頭獲取前方路況圖像，攝像頭放置于汽車駕駛位置上方的倒后鏡之后。圖像信息的處理由車載的主機(jī)設(shè)備進(jìn)行。對(duì)突發(fā)的路況變化和障礙物出現(xiàn)，進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并作出預(yù)警，提高駕駛安全性。

系統(tǒng)架構(gòu)方案

本文使用前視攝像頭，實(shí)時(shí)拍攝前方的圖像。攝像頭拍攝所得的圖像進(jìn)入本系統(tǒng)進(jìn)行圖像分析處理。考慮到圖像分析的計(jì)算量比較大，因此使用含DSP核的芯片來作為主芯片進(jìn)行圖像算法處理。具體細(xì)分的系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 基于DSP的路況檢測(cè)系統(tǒng)

圖2給出了一種基于DSP的路況檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過采樣及數(shù)據(jù)緩沖電路進(jìn)行圖像采集，通過視頻A/ D轉(zhuǎn)換將模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用DSP對(duì)采集到的圖像進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的自動(dòng)跟蹤、報(bào)警及錄像，獲得車載預(yù)警裝置參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)警信號(hào)發(fā)送的控制，同時(shí)通過數(shù)據(jù)緩沖及D/A轉(zhuǎn)換、視頻合成電路實(shí)現(xiàn)圖像的顯示功能。該系統(tǒng)利用DSP芯片的快速運(yùn)算能力，有效解決了提升了圖像處理效率。

檢測(cè)識(shí)別方案

本文著重對(duì)降低目標(biāo)檢測(cè)算法的計(jì)算量、提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性進(jìn)行研究，主要工作包括：

（1）圖像預(yù)處理

針對(duì)的環(huán)境主要是行駛在結(jié)構(gòu)化道路上的車輛的前方障礙物，背景影響和天氣影響是最需要解決的兩大問題。本方案擬采用濾波對(duì)霧天或雨天場(chǎng)景的退化圖像進(jìn)行處理從而達(dá)到增強(qiáng)和清晰化的效果，采用線性拉伸提升目標(biāo)與背景的對(duì)比度。

（2）縮小目標(biāo)搜索范圍

針對(duì)交通道路特點(diǎn)，建立自適應(yīng)梯形搜索框，作為障礙物目標(biāo)檢測(cè)的感興趣區(qū)域。其中自適應(yīng)梯形搜索框中，由隨機(jī)Hough變換檢測(cè)到道路分道線作為梯形兩斜邊，由攝像頭焦距高度等參數(shù)計(jì)算梯形上下兩邊，整個(gè)梯形隨著汽車行駛會(huì)不斷自適應(yīng)變化。

（3）加快特征訓(xùn)練速度

在特征訓(xùn)練過程中，建立正負(fù)樣本訓(xùn)練方法，以障礙物特征作為正樣本，非障礙物特征作為負(fù)樣本，同時(shí)進(jìn)行訓(xùn)練。目的在于加快訓(xùn)練速度，提高準(zhǔn)確率。

（4）提高檢測(cè)效率

在目標(biāo)檢測(cè)過程中，建立菱形搜索方法進(jìn)行特征匹配，克服傳統(tǒng)的全搜索方法造成的巨大運(yùn)算量。匹配窗口的中心點(diǎn)不再是從上到下從左到右地運(yùn)動(dòng)，而是會(huì)向匹配成功度最高的方向運(yùn)動(dòng)，其軌跡會(huì)顯現(xiàn)成一系列菱形。

結(jié)束語

本文研究利用智能信息處理理論處理道路路況檢測(cè)問題，目的是在于提出一種為汽車駕駛員在行車中的駕駛行為進(jìn)行輔助以及危險(xiǎn)路況進(jìn)行預(yù)警的方法，用以降低交通事故的發(fā)生率，減少生命與財(cái)產(chǎn)的損失。

致謝

本文得到廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（2013J4300062）資助。

廣州市科技攻關(guān)專項(xiàng)：基于視覺感知的路況檢測(cè)嵌入式軟件技術(shù)的研發(fā)（2013J4300062）

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.036