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基于FPGA的车道偏离预警系统的设计

作者:时间:2013-07-23来源:网络

摘要:介绍了一种以芯片为核心,基于数字图像处理技术和SOPC技术的偏离实现方案。系统通过CCD摄像头完成车辆前方图像的采集,利用Hough变换实现检测,利用边缘检测函数完成偏离预警的功能。系统具有良好的便携性、灵活性和通用性。详细的论述了该系统硬件结构和软件设计思想,并分析了系统具有的优点。
关键词:偏离;车道检测;Hough变换;SoPC;

0 引言
随着我国国民经济的发展,汽车拥有量剧增,同时公路建设事业的迅速发展,造成目前公路交通呈现行驶高速化、车流密集化和驾驶员非职业化的趋势,由汽车碰撞引起的交通事故危害着人民的生命财产安全。根据美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)2009年乘用车在交通事故中碰撞位置的统计数据,在各种交通事故中,车辆前部碰撞占到总事故的62%,而这其中多数是由于车道偏离车道所引起的交通事故,因此通过设计汽车车道偏离有效地减少前向碰撞的发生几率,可以有效降低公路交通事故的损失。
本文利用SoPC(可编程片上系统)技术设计方式灵活、可裁减、可扩充、可升级、设计周期短的优势,设计了一种可以灵活配置,易升级维护的车道偏离

1 系统的总体技术路线
根据系统功能需求,将系统的处理流程分为图像预处理、特征提取、特征判别三个阶段,如图1所示。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/189559.htm

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(1)图像预处理。系统通过摄像机获取车辆行驶前方的车道图像,通过数字图像处理技术完成数字图像的采集、灰度化和滤波增强;
(2)特征提取。利用Sobel边缘检测算法完成图像的边缘检测,并以此为基础利用Hough变换完成车道线检查;
(3)特征判别。根据检测出的车道标志线信息,利用边缘检测函数EDF做出相关的偏离判决。

2 系统的硬件设计
基于的车道偏离检测系统的硬件组成如图2所示。系统利用CCD摄像机采集车道图像,通过视频模数转换芯片ADV7181对获取的视频进行解码,得到数字视频信启,并将其存储于SDRAM中供LCD进行显示,并作为原始信息供之后的图像信号处理单元完成图像处理任务,从中提取车道信息。

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内嵌于FPGA的软核处理器Nios II为整个系统的控制核心,完成系统整体软件流程执行控制、Hough变换、车道检测以及碰撞预警任务;Nios II处理器通过Avalon交换架构与SOPC系统其他组件完成数据交换和控制。FPGA内部构件的图像信号处理单元完成对数字图像信号的预处理、中值滤波除噪、Sobel边缘检测等任务,其处理结果作为Nios II进行车道偏离检测的依据。
外围存储器件SDRAM、FLASH、SRAM,SDRAM用以存储图像信息,FLASH用以存储程序以及系统参数配置,SRAMN以存储软件暂存数据:系统以按键、LCD作为人机接口。
附加逻揖完成系统的其他辅助任务。

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关键词: FPGA 车道 预警系统

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