一種低成本的汽車輔助駕駛系統

吳洪渝 重慶交通大學

一、前言

如今市場上有許許多多的汽車輔助駕駛系統，但是價格不一。根據收集網絡中各大廠商的報價，便宜的有4千5千元的，昂貴的能賣到幾萬甚至于幾十萬。作為一名普通老百姓，很多人是不愿意花這么多錢去安裝該系統的。從他們對車的看法，就是一個代步工具?；ㄥX買來就已經不錯了，他們自己能夠根據自己的經驗和技術避免事故的發生，價格昂貴的產品，確實比較接受不了。該產品利用目前國內車輛用戶普遍安裝了車載記錄價格低，圖像高清的優勢，采用低成本的嵌入式圖像處理技術，從解決道路偏離、前車及行人檢測、交通標識檢測這幾個基本智能駕駛功能入手，提高用戶駕車的主動安全；與此同時，采集海量的道路視頻，上傳至云服務器，對智能算法進行訓練和提供。從而提高該系統的道路檢測的正確率以及對前方車輛和路標的檢測正確率。

二、正文

（一）系統概述

該系統使用的核心處理裝置是樹莓派3代B+型號，價格十分廉價，只需要280元左右，采用的1.2Ghz四核Broadcom BCM2837 ARMv8處理器，在該ARM開發板（Advanced RISC Machines）上內嵌Wif i模塊，是傳輸數據的關鍵模塊。輸入電壓為2A，一個20000毫安的充電寶按照正常供電的話能夠使用3至4天。當然也可以選擇車載充電器，就不用擔心供電的問題了。行車記錄儀就是獲取行車記錄的主要模塊，它將行駛圖像傳輸給樹莓派，樹莓派通過計算再將結果實時返回到行車記錄儀，由此構成我們產品的體系結構。

（二）關鍵算法

1.空間濾波技術

空間濾波技術是一種采用濾波處理的影響增強方法，它能夠對圖像中的噪聲有一個很好的消除作用，從而改善整個影像的質量。影響著整個處理過程的數據真實性，起著非常重要的作用。在此處我們采取高斯濾波技術對圖像進行濾波。公式為：

2.灰度化、二值化

如今的圖片一般都采用rgb三個通道構成，在圖像處理技術這一塊，一般不會將圖片以彩色的形式來處理?；叶然抢胷gb三個通道的保持值一樣，總共有256種不同的灰度。從而降低圖像處理的復雜度。在灰度化之后的圖片，以一定的閾值為標準，將圖片劃分為白色和黑色，使圖片的處理難度簡化，并且特征明顯。

3.Hough直線變換算法

在駕駛圖像中，圖像是以歐式空間（自然坐標系）的形式進行表示。Hough直線變換是圖像處理中從圖像識別幾何形狀的方法。Hough直線變換算法是利用點與線之間的對偶性，將原始圖像空間中給定曲線通過曲線表達形式（也就是函數的形式，例如的形式），變為Hough參數空間中的一個點，參數空間在直線檢測的時候，一般是以極坐標的形式進行描述。根據公式：

進行對應的變化。所以原始圖像給定曲線的檢測問題就轉化為在Hough參數空間的點重疊的峰值問題，即檢測整體特性轉化為檢測局部特性。與之對應歐式空間中一條直線上的點在參數空間中為一條正弦曲線；歐式空間中同一條直線上的多個點在參數空間中為一個正弦曲線簇且曲線簇相交于一點，稱此點為峰值點。而參數空間下的峰值點，則對應了歐式空間下的一條直線。

4.膨脹和腐蝕技術

膨脹和腐蝕技術通常是一起使用的，圖片進行二值化之后，高亮區和黯淡區的區別是非常明顯的。膨脹的目的是讓影視圖像中高亮區的范圍擴大，該產品中，以九宮格的原理，逐漸向周圍進行擴展。腐蝕則是膨脹的一種反操作，它能夠讓高亮區的范圍縮小，逐漸的讓特征區域變成一個閉合的幾何圖形。

（三）產品檢驗以及缺陷

根據我們在線下和線上的測試，主要是在高速路環境之下。圖片總數為2000張，檢測正確的圖片數量為1826張，成功率為91.30%，失誤率為8.70%。圖片處理的幀數為30fps,能夠達到一個視覺流暢的水平。

該產品的不足主要有一下這個方面：

①道路部分干擾明顯；②訓練數據集太??；③感興趣區域還有待于調整；④沒有能夠很好的區分實線、虛線、停止線等不同的交通信號；⑤算法的自適應性還有待提高。