摘 要

研究表明，车辆搭载辅助驾驶系统和采用智能交通管理技术提高道路管理水平后,可以有效减少交通事故死亡人数达30%以上。汽车辅助驾驶系统的开发和应用可以在很大程度上减少交通事故的发生。车道线检测系统作为智能交通系统的一个重要组成部分，当汽车偏移指定的车道线时，汽车辅助系统会对驾驶员进行提醒，进而大大地减少车道偏离事故的发生。在车道偏离预警系统中，准确获取车道线的位置信息是完成预警的前提和基础。

本文在绪论部分对车道线识别方法进行了现状分析，了解了国内外车道线检测的研究进展，简要介绍了基于机器视觉的车道线检测识别系统的研究背景和研究意义。

在本文的第2部分，针对车道线检测识别的基本流程，我们对车道线检测过程中涉及到的必要技术进行了简单的描述。在图像处理部分，介绍了感兴趣区域、边缘检测、阈值分割等技术。在车道线检测算法部分，简单介绍了三种检测直线的算法。

论文的第3章是实验仿真部分，主要利用本文介绍的相关技术如ROI区域设定、二值化、最小二乘法等方法，对一段车道视频图像进行车道线检测，以检测算法的实际效果。

关键词：车道线检测；Hough变换；最小二乘法

Abstract

The study shows that the number of deaths caused by traffic accidents can be reduced by more than 30% after the vehicle is equipped with auxiliary driving system and intelligent traffic management technology to improve the road management level.The development and application of the vehicle-assisted driving system can reduce the occurrence of traffic accidents to a large extent. As an important part of the intelligent transportation system, the car lane inspection system is an important part of the intelligent transportation system. When the vehicle is shifted to the designated lane line, the vehicle auxiliary system will remind the driver, which can greatly reduce the occurrence of lane departure from the accident. In the lane departure warning system, accurate access to the location of the lane line information is the prerequisite and basis for the completion of early warning.

This paper introduces the research progress of lane mark detection at home and abroad, and briefly introduces the research background and significance of lane mark detection system based on machine vision.In the image processing section, we introduce the regions of interest, edge detection, threshold segmentation and so on. In the lane line detection algorithm part, a brief introduction to the three lines of detection algorithm.

In the second part of this paper, for the basic process of lane mark detection and identification, we have a brief description of the necessary technology involved in the process of lane line detection. The common methods of each technique are analyzed and compared. Finally, A set of image preprocessing method and lane line detection algorithm suitable for this topic.

The third chapter is the experimental simulation part, mainly using the related technology described in this paper, such as ROI region setting, binarization, least squares method, a lane video image lane line detection to detect the actual effect of the algorithm.

Keywords：Lane line detection; Hough transform; least squares method

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 课题研究的目的和意义 3

1.3 车道线检测国内外研究现状 4

1.3.1 西方发达国家车道线提取技术的发展概况 4

1.3.2 国内车道线检测识别的研究现状 5

1.4 本文的研究内容以及组织结构 6

1.4.1 研究内容 6

1.4.2 组织结构 6

第2章 基于视频的车道线检测算法 7

2.1 车道线检测提取的一般流程 7

2.2 图像预处理 7

2.2.1 图像感兴趣区域 7

2.2.2 图像灰度化 8

2.2.3 图像的平滑处理 9

2.2.4 图像边缘检测 12

2.2.5 图像阈值分割 18

2.3 车道线检测识别算法 19

2.3.1 基于Hough变换的车道线检测算法 19

2.3.2 基于最小二乘法的车道线检测 21

2.3.3 中值截距法检测直线 21

2.4 本章小结 22

第3章 实验仿真 23

3.1 基于OpenCV的车道线检测 23

3.2 车道线检测仿真实验 23

3.2.1 图像ROI区域设定以及透视变换 23

3.2.2 图像边缘检测以及阈值分割 24

3.2.3 车道线拟合 25

3.2.4 车道线映射 27

3.3 实验总结 27

第4章 总结与展望 28

4.1 全文总结 28

4.2 研究展望 28

参考文献 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1 研究背景

我国汽车工业是国家重点扶持和发展的产业之一，自1994年《汽车工业产业政策》颁布以来，我国汽车行业进入全面发展阶段。随着汽车的产销量不断增加，中国汽车产销量已经超过美国，跃居全球最大的汽车生产国。中国汽车工业协会公布的2015年中国汽车销售统计报告显示，2015年国产汽车销售量高达2459.75万辆，同比增长虽然不及往年高，但是汽车数量已经达到了一个非常高的水平。

随着经济和技术的发展，交通运输成为人类日常生活不可或缺的部分。交通现代化越来越受到世界各国政府的重视。但与此同时，车辆的不断增多也给社会稳定发展带来了很大的影响，每天都会有大量的事故发生，这使得交通安全成为了人类的一大公害。据统计，在2011年，全国发生道路交通伤亡事故210812起，共造成62387人死亡，237421人受伤，共造成的直接经济损失达107873万元。

表1.1为2010年—2014年中国交通事故数据统计表。

表1.1 中国历年交通事故及相关数据统计报表（2010-2014）

1.2 课题研究的目的和意义

交通事故的发生有很大的偶然性，造成交通事故的原因多种多样，总的来说交通事故是由人组成的动态交通链系统紊乱造成的，特别是交通状况、车辆和道路环境。任何交通事故都有人为因素，个人原因是目前交通事故频发的重要原因。

根据车道偏离预警系统的数据显示：大多数的交通事故发生于车道偏离，车道偏离被看作是一种导致车辆侧翻事故的主要原因。研究发现，不少司机曾经有过在行驶途中打瞌睡或者睡着的经历。据统计，2014年全国共发生交通事故196812起，驾驶员失误造成的交通事故数（如误判、决策错误、注意力分散等）约占事故总数的90%。我国还没有车道偏离交通事故统计系统，但是由于各种异常原因而导致车辆偏移原来车道所引起的交通事故还是经常在发生。由此引发的交通事故给人们的生命、财产和经济发展造成了极大的威胁。