基于OpenCV的车道偏离预警系统

本文介绍了如何使用OpenCV在Ubuntu环境中开发车道偏离预警系统,通过图像处理技术如灰度转换、边缘检测和霍夫变换,实现车道检测并提供偏离警报。步骤包括读取摄像头数据、车道线检测、关键点计算和报警提示。

车道偏离预警

开发环境

Ubuntu 16.04

OpenCV

C++

车道偏离预警概念解释

车道偏离预警系统,其英文全称为Lane Departure Warning System,因此很多车型上都将车道偏离预警系统简称为LDW系统。其主要功能是通过车辆上的传感器、控制器等部件,在车辆发生无意识偏离车道时通过声音、闪光和振动等方式提醒驾驶员。

这篇文章使用OpenCV传统的图像处理方式,实现车道检测以及偏离报警的功能。帮助大家快速入门图像处理以及OpenCV。

环境搭建

Linux下安装OpenCV有两种方式:编译源码和直接安装二进制文件。

编译源码时间长、对环境要求比较高,编译的过程中容易出错。最简单的方式是使用 apt-get 安装。

apt-get update
apt-get install libcv-dev libopencv-photo-dev libopencv-contrib-dev

一个测试程序:


#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/imgproc/imgproc.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <iostream>

using namespace cv;
using namespace std;

int main (int argc, char **argv)
{
   
   
    Mat image, image_gray;
    image = imread(argv[1], CV_LOAD_IMAGE_COLOR );
    if (argc != 2 || !image.data
### 关于车道偏离预警系统的C++实现 车道偏离预警系统(Lane Departure Warning System, LDWS)是一种用于检测车辆是否无意间偏离当前行驶车道的安全辅助系统。其实现主要依赖图像处理技术和计算机视觉算法来分析道路环境并判断车辆位置。 #### 1. 系统架构概述 LDWS 的核心功能可以分为以下几个部分: - 图像采集:通过摄像头获取前方道路的视频数据。 - 预处理:对原始图像进行灰度化、去噪等操作以减少计算复杂度。 - 边缘检测:利用边缘提取算法(如 Canny 或 Sobel)突出车道线特征。 - 车道线拟合:基于霍夫变换或其他曲线拟合方法确定车道边界。 - 偏离检测:比较车辆当前位置与理想轨迹之间的偏差,触发警报机制。 这些步骤可以通过 OpenCV 库高效实现[^2]。 --- #### 2. 使用OpenCV库开发LDWS的核心模块 以下是基于 C++ 和 OpenCV 的基本实现框架: ##### (1)图像预处理 ```cpp #include <opencv2/opencv.hpp> using namespace cv; Mat preprocessImage(Mat input) { Mat gray; cvtColor(input, gray, COLOR_BGR2GRAY); // 将彩色图转换为灰度图 GaussianBlur(gray, gray, Size(5, 5), 0); // 对灰度图应用高斯模糊降噪 return gray; } ``` 此函数负责将输入图片转化为适合后续处理的形式,并去除噪声干扰[^3]。 ##### (2)边缘检测 ```cpp Mat detectEdges(Mat processedImg) { Mat edges; Canny(processedImg, edges, 50, 150); // 执行Canny算子寻找显著边沿 return edges; } ``` 采用经典的 Canny 方法捕捉清晰的道路轮廓信息[^3]. ##### (3)区域掩码过滤无关背景 为了专注于感兴趣区域能够提高效率同时降低误判率. ```cpp void applyRegionOfInterest(Mat& edgeMap){ Point vertices[]={ Point(edgeMap.cols*0.1 ,edgeMap.rows), Point(edgeMap.cols*0.9 ,edgeMap.rows), Point((double)(edgeMap.cols)/2,(double)(edgeMap.rows)*0.6 ) }; Mat mask=Scalar::all(0); fillConvexPoly(mask,vertices,ARRAYSIZE(vertices), Scalar::all(255)); bitwise_and(edgeMap,mask,edgeMap); } ``` ##### (4)直线检测与车道线拟合 运用 Hough 变换来定位可能存在的直线路段代表实际道路上白色虚实划线情况. ```cpp vector<Vec4i> houghLinesP(Mat binaryImg,int thresholdValue,double minLineLength,double maxGapBetweenLines ){ vector<Vec4i> lines; HoughLinesP(binaryImg, lines,// Output array that will store the parameters of detected line segments rhoResolution,// Distance resolution in pixels of the accumulator used to detect lines thetaResolution,// Angle resolution measured in radians per pixel thresholdValue,minLineLength,maxGapBetweenLines ); return lines ; } void drawDetectedLanesOnOriginalFrame(Mat frame,vector<Vec4i>&lines){ for(size_t i = 0 ;i<lines.size(); ++i){ Vec4i l = lines[i]; line(frame,Point(l[0],l[1]),Point(l[2],l[3]),Scalar(0,0,255),8,CV_AA); } } ``` 上述代码片段展示了如何绘制最终识别出来的行车道标记线条回到原画面之上以便直观展示效果[^3]. --- #### 3. 完整工作流程总结 整个过程大致如下所示: 1. 获取实时摄像机帧作为源素材; 2. 经过初步调整优化画质质量便于进一步解析; 3. 提取重要结构要素比如颜色变化剧烈处即潜在分隔带所在方位; 4. 结合特定约束条件筛选符合条件候选对象进而构建数学表达形式描述它们走向趋势; 5. 计算当前车身姿态参数评估是否存在即将越界风险状况发生; 6. 如果判定确实存在危险倾向则发出声音或者震动等形式提醒驾驶员注意安全驾驶行为。 以上每一步骤均需精心设计调试才能达到预期目标性能指标要求[^3]。 --- ###
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