徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計外文翻譯學(xué)生姓名學(xué)院名稱機電工程學(xué)院專業(yè)名稱機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師2011年05月27日基于CMOS相機的智能汽車道路識別劉楚中國上海同濟大學(xué)自動工程學(xué)院陳杰中國上海同濟大學(xué)自動工程學(xué)院徐一凡中國上海同濟大學(xué)自動工程學(xué)院羅峰中國上海同濟大學(xué)自動工程學(xué)luo_摘要近幾年，智能輔助駕駛和導(dǎo)航越來越受到人們的關(guān)注，本文設(shè)計開發(fā)了一種以CMOS相機作為傳感器的智能車道路識別系統(tǒng)，它可以完成道路識別和智能車導(dǎo)航功能，并說明了CMOS相機的安裝和采樣過程。本文設(shè)計開發(fā)了一套道路PC監(jiān)控系統(tǒng)和道路識別算法測試程序，它可以保證道路識別的精確性、快速性和自適應(yīng)性。一旦算法通過測試，那么該程序無需修改就可在嵌入式發(fā)展環(huán)境下直接應(yīng)用，也可在智能車微控制器上直接應(yīng)用。本文在PC機上設(shè)計開發(fā)了一個3D道路模擬系統(tǒng)，它很容易為道路識別系統(tǒng)的模擬和測量建立各種道路軌跡。此外，各種實際道路同樣也可以在模擬系統(tǒng)上仿真。實驗表明在這樣的測試環(huán)境下，道路識別運算法在道路識別和路徑跟蹤是令人滿意的。本文研究可以豐富智能車道路識別算法的研究，也為發(fā)展視覺導(dǎo)航和無人駕駛提供支持。關(guān)鍵詞：CMOS照相機；智能車；道路識別；視頻采樣；道路模擬；算法測試1.系統(tǒng)介紹A道路識別的背景基于照相機一輛無人駕駛車的概念包括一個高度自動化認(rèn)知和控制技術(shù)的新興語系，最后針對出租車?？蜑槠圀w驗用戶。連同其它的發(fā)展,它們一起被很多人視為是2020年車輛的主要技術(shù)進展。道路識別是智能車交通感知和自主駕駛的前提，同時在機械視覺系統(tǒng)和智能導(dǎo)航領(lǐng)域被研究。許多系統(tǒng)通過攝像機能實現(xiàn)車輛的無人駕駛。THMR-V（清華移動機器人V）是一個能完美執(zhí)行在平坦道路上，并加速到150千米/小時的系統(tǒng)。然而，許多系統(tǒng)需要實際信息道路或靜態(tài)形象道路來測試無人駕駛的功能。在線測試的過程成本是昂貴的，因此低成本的CMOS相機模塊非常的適用于汽車工業(yè)，我們的目標(biāo)是開發(fā)一個可擴展的調(diào)試平臺，用于研究和開發(fā)基于CMOS照相機的機械視覺和自身引導(dǎo)系統(tǒng)。通過這個系統(tǒng)，現(xiàn)實的公路電影可以用來測試道路識別功能；同時，結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的路都道路也可以模擬，開發(fā)人員可以修改虛擬CMOS相機的采樣參數(shù)以便于調(diào)試和驗證運算法則在道路識別功能中的重要性。道路識別設(shè)備和穩(wěn)定的算法是提高智能車穩(wěn)定性的關(guān)鍵。在這里,飛思卡爾16位單片機”MC9S12DG128B”(縮短為“S12)作為主機控制器。由于S12的運算速度和記憶能力遠(yuǎn)低于電腦，所以采用640x480分辨率的黑白CMOS相機作為智能車輛的視頻傳感器。相較于其他路面?zhèn)鞲衅?，CMOS相機具有快速采集的能力，這為智能車提供了足夠的道路信息。詳細(xì)的參數(shù)指定表I。通過數(shù)據(jù)的收集和計算，車輛能夠快速確定駕駛道路。圖I展示怎樣安裝CMOS相機和框架。B硬件設(shè)計與抽樣算法智能車上的視頻采樣模塊由CMOS相機、視頻同步分離LM1881以及S12的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成。表格ICMOS傳感器參數(shù)模型參數(shù)圖像傳感器1/3英寸OmniVisionCMOS有效性像素分辨率：640*480水平定義32視角64度頻率50赫茲電源直流9V/100mA圖1.CMOS相機的安裝由于CMOS相機需要9伏電源,高過車電池電壓，所以采用電源轉(zhuǎn)換器MC34063使照相機正常工作。在安裝好相機后，需要采樣的視頻信號。這里L(fēng)M1881視頻同步分離器的使用，為智能車從視頻信號控制器提取定時信息。當(dāng)定時信號從LM1881芯片出現(xiàn)時，通過智能控制器內(nèi)部的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，智能控制器就能采樣信號。采樣信號通過S12芯片內(nèi)部的道路識別法則來處理，軌跡表面上的黑色線路用來跟蹤和分析，如圖2所示。CMOS相機的檢測頻率為50赫茲，視頻信號總是在20毫秒自轉(zhuǎn)一周，CMOS相機智能車輛視角范圍用來滿足高速運行的需要和實時的處理。C模擬調(diào)試的方法由于智能車是一個實時系統(tǒng)，當(dāng)高速運行時，調(diào)試的方法是有限的。同時，潛在的定位問題也是難解決的。為了解決這個問題，需要在PC機上建立測試模擬系統(tǒng)，通過智能車算法的動態(tài)庫，調(diào)試過程就可以很簡單的完成。用C語言編寫的代碼語言，它具有如下優(yōu)點：1.C代碼可以很容易地適用到許多類型的計算機,使軟件開發(fā)的微控制器系統(tǒng)并聯(lián)硬件設(shè)計。2.即使平臺改變，C語言編寫的程序也可以直接移植。3.C代碼易于調(diào)試?；贑語言的可移植性，一旦該算法通過測試，它就可以不需要修改而直接滿足嵌入式發(fā)展環(huán)境，然后產(chǎn)生的目標(biāo)代碼就能在微控制器上正常運行。圖3中講解了模擬調(diào)試的方法，運算庫是微軟VisualC+的一個工具，通過收集，一個能通過仿真測試環(huán)境的測