一種低成本的汽車輔助駕駛系統(tǒng)

吳洪渝 重慶交通大學(xué)

一、前言

如今市場上有許許多多的汽車輔助駕駛系統(tǒng)，但是價格不一。根據(jù)收集網(wǎng)絡(luò)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(tǒng)的。從他們對車的看法，就是一個代步工具。花錢買來就已經(jīng)不錯了，他們自己能夠根據(jù)自己的經(jīng)驗和技術(shù)避免事故的發(fā)生，價格昂貴的產(chǎn)品，確實比較接受不了。該產(chǎn)品利用目前國內(nèi)車輛用戶普遍安裝了車載記錄價格低，圖像高清的優(yōu)勢，采用低成本的嵌入式圖像處理技術(shù)，從解決道路偏離、前車及行人檢測、交通標(biāo)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(wù)器，對智能算法進(jìn)行訓(xùn)練和提供。從而提高該系統(tǒng)的道路檢測的正確率以及對前方車輛和路標(biāo)的檢測正確率。

二、正文

（一）系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)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(fā)板（Advanced RISC Machines）上內(nèi)嵌Wif i模塊，是傳輸數(shù)據(jù)的關(guān)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(dāng)然也可以選擇車載充電器，就不用擔(dān)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(jié)果實時返回到行車記錄儀，由此構(gòu)成我們產(chǎn)品的體系結(jié)構(gòu)。

（二）關(guān)鍵算法

1.空間濾波技術(shù)

空間濾波技術(shù)是一種采用濾波處理的影響增強(qiáng)方法，它能夠?qū)D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(zhì)量。影響著整個處理過程的數(shù)據(jù)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(shù)對圖像進(jìn)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(gòu)成，在圖像處理技術(shù)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(fù)雜度。在灰度化之后的圖片，以一定的閾值為標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)系）的形式進(jìn)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(diǎn)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(dá)形式（也就是函數(shù)的形式，例如的形式），變?yōu)镠ough參數(shù)空間中的一個點(diǎn)，參數(shù)空間在直線檢測的時候，一般是以極坐標(biāo)的形式進(jìn)行描述。根據(jù)公式：

進(jìn)行對應(yīng)的變化。所以原始圖像給定曲線的檢測問題就轉(zhuǎn)化為在Hough參數(shù)空間的點(diǎn)重疊的峰值問題，即檢測整體特性轉(zhuǎn)化為檢測局部特性。與之對應(yīng)歐式空間中一條直線上的點(diǎn)在參數(shù)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(diǎn)在參數(shù)空間中為一個正弦曲線簇且曲線簇相交于一點(diǎn)，稱此點(diǎn)為峰值點(diǎn)。而參數(shù)空間下的峰值點(diǎn)，則對應(yīng)了歐式空間下的一條直線。

4.膨脹和腐蝕技術(shù)

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

（三）產(chǎn)品檢驗以及缺陷

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

該產(chǎn)品的不足主要有一下這個方面：

①道路部分干擾明顯；②訓(xùn)練數(shù)據(jù)集太??；③感興趣區(qū)域還有待于調(diào)整；④沒有能夠很好的區(qū)分實線、虛線、停止線等不同的交通信號；⑤算法的自適應(yīng)性還有待提高。