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          基于FPGA的車道偏離預警系統(tǒng)的設計

          作者: 時間:2013-07-23 來源:網絡 收藏

          摘要:介紹了一種以芯片為核心,基于數字圖像處理技術和SOPC技術的偏離實現(xiàn)方案。系統(tǒng)通過CCD攝像頭完成車輛前方圖像的采集,利用Hough變換實現(xiàn)檢測,利用邊緣檢測函數完成偏離預警的功能。系統(tǒng)具有良好的便攜性、靈活性和通用性。詳細的論述了該系統(tǒng)硬件結構和軟件設計思想,并分析了系統(tǒng)具有的優(yōu)點。
          關鍵詞:偏離;車道檢測;Hough變換;SoPC;;

          0 引言
          隨著我國國民經濟的發(fā)展,汽車擁有量劇增,同時公路建設事業(yè)的迅速發(fā)展,造成目前公路交通呈現(xiàn)行駛高速化、車流密集化和駕駛員非職業(yè)化的趨勢,由汽車碰撞引起的交通事故危害著人民的生命財產安全。根據美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)2009年乘用車在交通事故中碰撞位置的統(tǒng)計數據,在各種交通事故中,車輛前部碰撞占到總事故的62%,而這其中多數是由于車道偏離車道所引起的交通事故,因此通過設計汽車車道偏離有效地減少前向碰撞的發(fā)生幾率,可以有效降低公路交通事故的損失。
          本文利用SoPC(可編程片上系統(tǒng))技術設計方式靈活、可裁減、可擴充、可升級、設計周期短的優(yōu)勢,設計了一種可以靈活配置,易升級維護的車道偏離。

          1 系統(tǒng)的總體技術路線
          根據系統(tǒng)功能需求,將系統(tǒng)的處理流程分為圖像預處理、特征提取、特征判別三個階段,如圖1所示。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/189559.htm

          a.jpg


          (1)圖像預處理。系統(tǒng)通過攝像機獲取車輛行駛前方的車道圖像,通過數字圖像處理技術完成數字圖像的采集、灰度化和濾波增強;
          (2)特征提取。利用Sobel邊緣檢測算法完成圖像的邊緣檢測,并以此為基礎利用Hough變換完成車道線檢查;
          (3)特征判別。根據檢測出的車道標志線信息,利用邊緣檢測函數EDF做出相關的偏離判決。

          2 系統(tǒng)的硬件設計
          基于的車道偏離檢測系統(tǒng)的硬件組成如圖2所示。系統(tǒng)利用CCD攝像機采集車道圖像,通過視頻模數轉換芯片ADV7181對獲取的視頻進行解碼,得到數字視頻信啟,并將其存儲于SDRAM中供LCD進行顯示,并作為原始信息供之后的圖像信號處理單元完成圖像處理任務,從中提取車道信息。

          b.jpg


          內嵌于FPGA的軟核處理器Nios II為整個系統(tǒng)的控制核心,完成系統(tǒng)整體軟件流程執(zhí)行控制、Hough變換、車道檢測以及碰撞預警任務;Nios II處理器通過Avalon交換架構與SOPC系統(tǒng)其他組件完成數據交換和控制。FPGA內部構件的圖像信號處理單元完成對數字圖像信號的預處理、中值濾波除噪、Sobel邊緣檢測等任務,其處理結果作為Nios II進行車道偏離檢測的依據。
          外圍存儲器件SDRAM、FLASH、SRAM,SDRAM用以存儲圖像信息,F(xiàn)LASH用以存儲程序以及系統(tǒng)參數配置,SRAMN以存儲軟件暫存數據:系統(tǒng)以按鍵、LCD作為人機接口。
          附加邏揖完成系統(tǒng)的其他輔助任務。

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