摘 要

近些年来，随着社会经济的发展和人们对于汽车安全性以及智能性的重视,车载智能辅助驾驶系统的设计成为了非常热门的领域，基于视觉的车道标识线感知技术更是被越来越多地应用于辅助驾驶系统中。

本文主要研究和设计了基于ZYNQ的车载智能驾驶系统，主要包括图像采集、小车距离获取和调控以及图像处理三大部分。小车距离获取和调控选用HC-SR04传感器为测距模块，选用OLED为车距显示模块，选用步进电机为驱动部分。图像采集部分是基于ZYNQ的开发平台和Vavido软件，摄像头模组是OV5640。采集的图片传输到上位机后，上位机对采集的图片进行灰度化以及二值化等一系列的预处理操作，基于Canny算子和Hough变换原理提出道路边缘检测算法和道路直线检测算法。上位机开发使用了Qt和OpenCV两个软件，其开源性、函数丰富性以及可拓展性特别好。

该系统实现了OLED显示，控制小车前进、后退，采集摄像头信息进行显示，并通过网口能将图片发送到上位机上，上位机能对图像进行预处理以及边缘检测和直线检测识别等操作。

关键词:车道标识线识别;SOPC; ZYNQ；Qt；OpenCV

Abstract

In recent years, with the socio-economic development and people's attention to the safety and intelligence of the car, the design of the vehicle-mounted intelligent auxiliary driving system has become a very popular field. The vision-based lane-aware technology is more and more used in auxiliary driving system.

This paper mainly studies and designs the vehicle intelligent driving system based on ZYNQ, which mainly includes three parts: image acquisition, car distance acquisition and control, and image processing. Car distance acquisition and control selection HC-SR04 sensor for the distance measurement module, the choice of OLED for the car from the display module, select the stepper motor for the drive part. Image acquisition part is based on ZYNQ development platform and Vavido software, camera module is OV5640. After collecting the pictures to the host computer, the host computer on the collection of images grayed out, binarization and a series of pre-processing operations, based on the Canny operator and Hough transform principle proposed road edge detection algorithm and road straight line detection algorithm. PC development using the Qt and OpenCV two software, its open source, rich functionality and scalability is particularly good.

The system to achieve the OLED display, control the car forward, back, collecting camera information display, and through the network port can send pictures to the host computer, the host function of the image preprocessing and edge detection and linear detection and other operations.

Key words: lane mark line identification; SOPC; FPGA; Qt; OpenCV

目录

1.绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2智能驾驶系统国内外研究现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 2

1.3论文的主要工作 2

2. ZYNQ介绍及方案论证 3

2.1 ZYNQ整体概述 3

2.1.1处理器系统(PS) 4

2.1.2可编程逻辑(PL) 4

2.1.3 PS与PL的互联结构 5

2.2应用领域及人群 5

2.3方案论证 6

3.智能驾驶系统的下位机设计 7

3.1 OLED显示设计 7

3.1.1自定义IP的封装 7

3.1.2自定义IP的修改 7

3.1.3 PS部分的部分代码 9

3.1.4 OLED电路连接图 10

3.2超声波测距设计 10

3.2.1基本原理 10

3.2.2测距电路连接图 10

3.3小车行驶系统设计 11

3.3.1设计原理 11

3.3.2步进电机驱动图 12

3.4图像采集系统设计 12

3.4.1图像采集硬件系统 12

3.4.2 OV5640摄像头模组 13

3.5实时视频监控系统设计 15

3.5.1架构方案图 15

3.5.2 vid in IP 介绍 16

3.5.3 vid out IP 介绍 19

3.6图像的传输 19

3.6.1基本原理 19

3.6.2 搭建硬件系统 20

3.6.3 PS部分BSP设置 22

3.6.4 PS部分程序分析 23

3.7系统的成本核算与经济性分析 25

4. 智能驾驶系统的上位机设计 26

4.1上位机开发工具 26

4.2智能驾驶系统的上位机设计流程 27

4.3图片的接收、保存 27

4.4图片文件的预处理 29

4.4.1图像载入及灰度化处理 29

4.4.2边缘检测 30

4.4.3 Hough变换直线检测 30

4.5车载智能系统的行进控制及系统功能的实现 32

5.系统调试与成果展示 33

5.1下位机视频监控展示 33

5.2超声波测距及电机驱动展示 33

5.3车道线智能识别展示 35

6.工作总结与展望 37

6.1工作总结 37

6.2展望 37

参考文献 39

致谢 40

1.绪论

1.1 研究背景与意义

自世界上首辆汽车诞生开始，汽车行业历经100多年漫长的发展，为人类生活的改善以及社会的进步做出了卓越的贡献。伴随着社会的发展，更多的新兴技术运用到汽车上来，这无疑提高了汽车的舒适程度、安全性能和便捷性。刹车防抱死系统提升了车辆的操作性能及安全性能，主动悬架技术的使用也在一定程度上增强了车辆高速状态的稳定性，其它如电动座椅、电控自动门锁及温度自动调节系统等无不是科技的进步给人们带来的福利。而现在基于视觉的汽车辅助驾驶技术是近些年来研究的热点^[8]。

装载有汽车辅助驾驶系统的智能车相比于一般车增加了高精度的摄像头、GPS等传感器，控制部分以及执行部分，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路的智能信息交换，它不仅具备一般的前进、倒退、加减速和转弯等常规功能,而且应该具有信息感知、道路检测、路径规划、避障以及任务分析等智能行为，非常的安全便捷，能给人很好的驾驶体验。