基于视觉的车道线识别算法研究毕业论文

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基于深度学习的车道线检测与车道保持系统设计

基于深度学习的车道线检测与车道保持系统设计车道线检测与车道保持是自动驾驶技术中的重要组成部分，它们能够帮助车辆在道路上实现稳定行驶和准确导航。

近年来，深度学习技术在计算机视觉领域取得了巨大进展，被广泛应用于车道线检测和车道保持系统的设计中。

本文将针对这一任务名称进行详细讲解以及实现方案的探讨。

一、车道线检测车道线检测是自动驾驶系统中的一个关键环节，它能够通过识别道路上的车道线，帮助车辆实现准确的定位和导航。

基于深度学习的车道线检测方法使用卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）来提取图像特征。

以下是一个基于深度学习的车道线检测系统的设计步骤：1. 数据采集和标注：收集包含道路场景的图像和相应的车道线标注数据集，通过手动标注车道线位置来训练深度学习模型。

2. 数据预处理：对采集到的图像进行预处理，包括图像的尺寸缩放、图像增强和去噪等操作，以提高模型的鲁棒性和抗干扰能力。

3. 深度学习模型设计：使用卷积神经网络（CNN）来训练车道线检测模型。

模型的主要任务是从输入图像中提取特征，并判断每个像素点是否为车道线。

4. 模型训练和优化：使用训练数据集对深度学习模型进行训练，并通过反向传播算法进行优化。

训练的目标是尽可能准确地识别出车道线，提高模型的识别准确率和鲁棒性。

5. 车道线检测：将训练好的模型应用于实时图像中，通过预测像素的类别判断车道线的位置，并将检测结果输出给车辆的控制系统。

二、车道保持系统设计车道保持系统是自动驾驶技术中的一个重要组成部分，它能够通过控制车辆的方向盘和油门来保持车辆在道路上的行驶。

以下是一个基于深度学习的车道保持系统的设计步骤：1. 车道线检测：通过前文所述的基于深度学习的车道线检测方法，获取道路上车道线的位置信息。

2. 数据预处理和特征提取：对车道线的位置信息进行预处理和特征提取，如滤波和空间变换等操作，以便后续的控制决策。

3. 控制决策：根据车道线的位置信息和当前车辆的状态，采用控制算法来决定车辆的行驶方向和速度。

基于图像处理的车道线识别算法研究

基于图像处理的车道线识别算法研究摘要为了提高车道线识别算法的实时性和准确性，提出了一种基于改进Hough变换的车道线检测方法。

在车道线的预处理阶段，首先确定图像中的感兴趣区域，然后对图像进行平滑处理、自适应阈值分割、边缘检测，从而减少了后期的处理数据量，排除了大部分的干扰因素。

在车道线的识别阶段，根据圆和椭圆的性质，对传统的霍夫变换进行改进，极大减小了在检测圆和椭圆时的计算量，并提高了检测的准确性。

最后使用OpenCV图像处理库编写程序，证明了新算法的正确性，得到了理想的结果。

关键词：车道线识别椭圆检测霍夫变换Study on Lane Mark Identification Algorithm Based onImage ProcessingAbstractIn order to improve the real-time and accuracy of lane recognition algorithm, pre-sents a method of lane detection based on improved Hough transform. The preprocessing stage in the lane line, first determine the image of the region of interest, and then smoothing, adaptive threshold segmentation, edge detection of image, thereby reducing the amount of data processing stage, most of the interference factors. The recognition phase in the lane line, according to the nature of the circle and ellipse, improvement of the Hof transform to the traditional, greatly reduces the amount of computation in the de-tection of circle and ellipse, and improve the accuracy of detection. Finally, the use of OpenCV image processing library program, proved the correctness of the new algorithm, and the desired result.Key Words：lane mark identification；ellipse detection；hough transform目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)2.1国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)3.1论文主要内容 (3)第2章车道线的预处理 (5)2.1认识车道线 (5)2.1.1车道线的基本分类 (5)2.1.2车道线的标划区分 (6)2.1.3车道线的基本形状 (6)2.2感兴趣区域 (6)2.3平滑滤波 (7)2.3.1均值滤波 (7)2.3.2中值滤波 (8)2.3.3高斯滤波 (9)2.3.4平滑滤波总结 (10)2.4二值化 (10)2.4.1二值化的基本概念 (10)2.4.2大津法自适应阈值分割 (10)2.5边缘提取 (11)2.5.1Sobel算子 (12)2.5.2Canny算子 (13)2.5.3Sobel算子和Canny算子的比较 (14)第3章Hough变换直线和椭圆的检测 (15)3.1Hough变换直线检测 (15)3.1.1Hough变换直线检测的基本原理 (15)3.1.2Hough变换的缺陷和改进 (16)3.2Hough变换圆检测 (17)3.2.1Hough变换圆检测的基本原理 (17)3.2.2对hough变换圆检测算法的改进 (18)3.2.3最小二乘法求曲线上一点的切线 (18)3.3Hough变换椭圆检测 (19)第4章车道线的识别 (22)结论 (25)参考文献： (26)致谢 (28)附录1 (29)第1章绪论1.1研究背景车道线的识别是图像处理和交通智能化领域的一个重要分支，特别是近年来，随着只能汽车、自动识别的发展和应用，车道线识别的研究得到了长足的发展，并且会在未来随着人们对识别精度、速度的要求越来越高，车道线识别领域的研究将会愈发火热，可以说这是一个方兴未艾的研究领域。

车道线检测算法分析

车道线检测算法分析近年来，自动驾驶技术得到了广泛的关注和研究，而车道线检测算法作为自动驾驶中的重要环节，也越来越受到关注。

车道线检测算法的主要作用是从图像中识别出道路上的车道线，并根据识别的结果，对汽车的行驶轨迹进行控制。

在本文中，我们将对车道线检测算法进行分析和探讨。

一、车道线检测算法的基础车道线检测算法的基础是图像处理和计算机视觉技术。

在进行车道线检测时，需要使用摄像头对道路进行拍摄，然后对拍摄到的图像进行处理。

图像处理技术可以将原始图像进行滤波、二值化、边缘检测等处理，以便更好地提取车道线图像信息。

在车道线检测算法中，边缘检测是一个重要的步骤。

边缘检测可以将车道线图像中的边缘（即车道线）与背景区分开来，为后续的车道线检测提供了基础。

在进行边缘检测时，传统算法常用的方法有Sobel算子、Canny算子等，而近年来，深度学习技术的发展，也为车道线检测算法的研究提供了新的思路和方法。

二、传统车道线检测算法传统车道线检测算法分为基于颜色和形态学的方法和基于边缘检测的方法。

基于颜色和形态学的方法主要是通过分析道路图像的颜色和形状信息，来提取车道线图像信息。

常用的方法有HSV颜色空间分割、形态学处理等。

基于边缘检测的方法则是通过对车道线图像中的边缘进行检测和提取，来判断车道线的位置和方向。

常用的方法有Sobel算子、Canny算子等。

其中，Canny算法是常用的边缘检测算法之一。

Canny算法运用了高斯滤波、梯度计算、非极大值抑制以及双阈值边缘跟踪等技术，能够有效地提取图像中的边缘，并且抑制噪声。

在车道线检测算法中，Canny算法的应用也十分广泛。

三、深度学习与车道线检测算法深度学习技术的发展，为车道线检测算法的研究提供了新的思路和方法。

与传统的车道线检测算法相比，深度学习算法拥有更高的准确率和更低的误判率，能够更好地应对复杂的交通场景。

常见的深度学习算法包括卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN）等。

面向智能车辆的车道线检测技术研究

面向智能车辆的车道线检测技术研究随着科技的发展和人们对安全性的要求越来越高，智能车辆技术成为了汽车行业的发展方向。

而面向智能车辆的车道线检测技术，则是智能车辆技术中至关重要的一个方面。

车道线检测技术常用于车辆自动驾驶或辅助驾驶，通过摄像头等设备对车道线进行检测，以实现车辆的自动控制。

本文将深入探讨面向智能车辆的车道线检测技术的研究情况和发展趋势，以及目前存在的困难和未来面临的挑战。

1. 相关研究车道线检测技术是基于图像处理、计算机视觉和机器学习等学科的交叉研究。

图像处理是车道线检测技术中最基础的部分，其主要工作是对摄像头拍摄到的图像进行预处理及分割。

预处理包括灰度化、滤波、二值化等步骤，用于减少噪声，增强图像边缘。

分割则是将车道线从整幅图像中分离出来，使其成为后续处理的独立对象。

计算机视觉则是后续处理的核心，它主要用于寻找车道线的位置、形状和方向等信息。

常用的计算机视觉技术包括边缘检测、霍夫变换、Canny算子、Harris 角点检测等。

机器学习则是基于大量的数据样本进行训练，自动识别车道线并根据结果进行调整和优化。

2. 发展趋势在智能车辆技术的推动下，车道线检测技术也在不断发展。

未来的车道线检测技术将更加智能化、高效化和安全化。

智能化方面，车道线检测技术将会实现对各种天气和道路状况的适应。

高效化方面，车道线检测技术将会实现多线程运行和分布式计算，以提高数据处理和分析的效率。

安全化方面，车道线检测技术将会结合其他车辆安全技术，如碰撞预警、智能速度控制等，实现更加完整和全面的车辆安全保障。

3. 存在的困难虽然车道线检测技术的应用范围越来越广泛，但是仍然存在着一些困难。

首先，由于车辆的运动状态不同，车道线检测技术需要对不同的情况进行预处理和分析，才能更好地进行车道线检测。

其次，由于汽车行驶时路面的颠簸和震动，摄像头拍摄到的图像会存在一定的模糊和失真，影响车道线检测的精度和可靠性。

此外，由于车道线本身存在一定的多样性，如蓝色实线、黄色虚线等不同种类的车道线，车道线检测技术需要考虑多种情况，进行综合分析和处理。

汽车智能驾驶中的车道线识别与跟踪技术研究

汽车智能驾驶中的车道线识别与跟踪技术研究随着科技的不断进步，汽车智能驾驶技术被广泛关注和研究。

其中，车道线识别与跟踪技术是实现自动驾驶的关键之一。

本文将对汽车智能驾驶中的车道线识别与跟踪技术进行深入研究，探讨其原理、方法和应用。

一、车道线识别技术车道线识别技术是智能驾驶系统中的基础技术之一，它可以通过摄像头或传感器实时获取道路图像，然后利用图像处理和计算机视觉算法来识别道路上的车道线。

车道线识别技术的实现过程通常包含以下几个步骤：1. 图像获取：通过车载摄像头或传感器获取道路图像。

2. 图像预处理：对图像进行去噪、增强等处理，以提高后续处理的准确性和效果。

3. 特征提取：利用特征提取算法，从图像中提取出车道线的特征信息，如颜色、纹理、形状等。

4. 车道线定位：通过图像分析技术，确定车道线在图像中的位置和形状。

5. 车道线筛选：根据预设的准则，对提取到的车道线进行筛选，排除干扰因素。

6. 车道线插值：通过插值算法，对车道线进行平滑处理，以获取连续的车道线曲线。

7. 车道线参数估计：通过拟合算法，估计出车道线的参数，如曲率、斜率等。

8. 车道线跟踪：基于前一帧的车道线信息，利用滤波算法等方法，对当前帧中的车道线进行跟踪。

二、车道线跟踪技术车道线跟踪技术是车道线识别技术的延伸和补充，它主要用于实时检测车辆的行驶轨迹是否与车道线保持一致。

常见的车道线跟踪技术包括以下几种：1. 基于模板匹配的跟踪：通过构建车道线模板，与当前图像进行匹配，从而实现车道线的跟踪。

2. 基于卡尔曼滤波的跟踪：使用卡尔曼滤波算法对车道线进行预测和更新，以实现精确的跟踪。

3. 基于神经网络的跟踪：使用神经网络算法对车道线进行学习和识别，从而实现准确的跟踪。

4. 基于概率统计的跟踪：利用概率统计理论，对车道线进行建模和推断，以实现鲁棒的跟踪。

车道线跟踪技术的目标是实现对车道线的连续跟踪，提供准确的车辆控制输入，确保车辆行驶在正确的车道中，提高行驶的安全性和稳定性。

基于机器视觉的快速车道线识别

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基于机器视觉的车道线检测技术的概述

基于机器视觉的车道线检测技术的概述摘要：随着自动驾驶和辅助驾驶技术的迅速发展，车道线检测作为智能交通系统中的关键技术之一，受到了广泛的关注。

本文针对基于机器视觉的车道线检测技术进行了综述。

首先介绍了车道线检测的背景和意义，其次探讨了车道线检测的挑战和难点。

随后，对车道线检测的基本流程进行了详细介绍，包括图像预处理、特征提取、车道线识别和跟踪等步骤。

然后，对常用的车道线检测算法进行了分类和比较，并详细讨论了各种算法的优缺点。

最后，对未来车道线检测技术的发展趋势进行了展望。

关键词：机器视觉；车道线检测；智能交通；图像处理；特征提取正文：1背景概述随着汽车工业的飞速发展和智能交通技术的不断创新，自动驾驶和辅助驾驶技术正逐渐成为现实。

作为自动驾驶和辅助驾驶系统中至关重要的一环，车道线检测技术引起了广泛的关注。

通过机器视觉技术，车道线检测可以准确、实时地识别道路上的车道线，为自动驾驶系统提供精准导航和车辆控制的基础[1]。

车道线检测的意义在于帮助车辆实现自动导航和辅助驾驶功能。

在自动驾驶模式下，车辆需要能够准确识别道路上的车道线，以便保持正确的行驶轨迹。

而在辅助驾驶模式下，车辆可以通过车道线检测技术提供的信息来辅助驾驶员进行车道保持或变道操作，从而提高驾驶的安全性和舒适性。

然而，车道线检测面临着一系列挑战和难点。

此外，因为道路上的车道线形状和颜色各异，算法需要具备良好的适应性和鲁棒性。

为了克服这些挑战，研究者们提出了许多基于机器视觉的车道线检测算法。

这些算法通常包括图像预处理、特征提取、车道线识别和跟踪等步骤。

图像预处理用于降噪和增强车道线的对比度，特征提取则旨在从图像中提取有关车道线位置和形状的信息。

车道线识别和跟踪则是根据提取到的特征对车道线进行标记和跟踪，以实现实时跟踪和准确的车道线识别。

2车道线检测技术的研究现状近年来，随着计算机视觉和深度学习的快速发展，基于机器视觉的车道线检测算法得到了迅速的发展。

基于单目视觉的车道线分离警告算法研究

ｒｓｌｓｉｄｃｔｈｔｔｅａｇｒｔｍｓｇｏｏｕｔｅｓａｄｅｃｅｃｅｕｔｎｉａｅｔａｈｌｏｉｈｈａｏｄｒｂｓｎｓｎｆｉｎｙ．ｉＫｅｒｓ：ｎｅｅｔｎａｄｔａｋｎＲｅｉｎｏｎｅｅｔＯｔｕａｇｒｔｍ；ｕｈｔａｆｒａｉｎ；ｙｗｏｄＬａｅｄｔｃｉｎｒｃｉｇ；ｇｏｆｉｔｒｓ；ｓｌｏｈｏｉＨｏｇｒｎｓｏｍｔｏ
Ａｂｓｒｃ：ａＣｌｎｅｅｔｏｅｈｏｏｙｈａｔａｔｄｉｒａｉｇａｔｎｉｎｉｅｄｏｕｔｎｍｏｓｔａｔＴｒｍａｅｄｔｃｉｎｔｃｎｌｇｓａｔｃｅｎｃｅｓｎｔｔｎｆｌｆａｏｏｕｒｅｏｉｄｖｎｉｒｉｇ．Ａｆｅｈｈｒｃｅｉｔｆｔｅｉａｅｆｔｅｔａｃｌｎｓｎｌｚｄ，ａｒｂｓａｐｏｃｓｔｒｔｅｃａａｔｒｓｉｏｈｍｇｓｏｈｒｆａｅｗａａａｙｅｃｉｏｕｔｐｒａｈｗａ
ｒｃｇｉｉｎ．ＬｎｅｒｈｎｄｔｃｅｙＨｏｇｒｎｆｒｔｏｅｏｎｔｏａｓｗｅｅｔｅｅｅｔｄｂｕｈｔａｓｏｍａｉｎ．Ｉａｒｃｉｇ，ｔｅｉｎｏｎｅｅｔｎｌｎｅｔａｋｎｈｅｒｇｏｆｉｔｒｓｗａｓａｉｈｄｗｉｈｐａａｔｒｈｏｇｈｌｎｐｅｉｔｒｓｅｔｂｌｅｔｒｍｅｅｓｔｒｕｈｔｅＫａｍａｒｄｃｏ．Ｔｈｎｌｎｓｗｅｅｓａｃｅｎｔｅｒｇｏｓｅａｅｒｅｒｈｄｉｈｅｉｎ．Ａ

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毕业设计基于视觉的车道线识别算法研究Research on Algorithms of Vision-basedLane Recognition毕业设计任务书毕业设计开题报告毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它摘要目前，许多国家有计划地开展了视觉导航系统的研究，其中道路检测是视觉导航系统的重要组成部分,检测的精度直接关系到智能车辆行驶的安全性，因此备受关注。

本设计研究基于视觉的道路识别算法。

首先分析了已有的图像预处理算法，并根据本设计中图像处理的具体要求，选取了合适的图像预处理算法。

提出对获得的彩色图像，采用彩色通道提取法使其灰度化更能增强车道标记线的白色部分；根据车道线倾斜的特征，自定义差分模板处理灰度化后的图像，得到车道线的边缘；为了提高道路识别的实时性和抗干扰能力，论文提出了区域生长法，选取合适的种子点生长出路面区域。

然后，根据边缘和区域信息所表示的道路边界线，应该在空间上占据相同或相近的位置，论文提出用融合边缘和路面区域两种信息获取车道线像素点。

在获取车道线像素点后，论文采用直线道路模型假设作为约束条件，分别用hough变换及其改进算法和中值截距算法提取车道线，并用MATLAB对算法进行了仿真，得出了改进后的hough变换在车道线检测上具有较好的实时性和鲁棒性的结论。

关键词：图像预处理彩色通道提取区域生长改进的hough变换AbstractRecent the research on Visual navigation systems have been developed in many countries. And a lane-detection system is an important component of many visual navigation systems. There has been active research on the lane-detection, because it closely relates to the safety of intelligent vehicles. In this thesis, the road positioning algorithms based on image are researched. At first, the current algorithms of image preprocessing are analyzed. By the specific requirements of the image processing in this thesis, the appropriate algorithm is chosen. For example, in order to get a greylevel image from a colour one, we introduced a method called getting from multicolor channel. As the result, the white line on the road image can be intensified stronger than the other ways. Then given the features of road line, a difference cyclostyle is defined to extract the edge. At the same, in order to improve the real-time performance of roads and anti-jamming capability, regional growth ways is introduced, through it we can chose a proper seed to get a regional road image. Then edge extraction and integration of regional growth way is used to identify the road edge according to marginal and regional information should occupy space in the same or similar position. After getting the road line points, straight road model is considered as the constraints and three algorithms, such as hough transform, improved hough transform algorithm and median of the intercepts algorithm, are established for linear feature extraction. Then there is a comparsion between their advantages and disadvantages by using MATLAB. Finally, a conclusion is drawed that the improved hough transform algorithm can improve the real-time performance of roads better and its robust is also prior to them.Key words: Image preprocessing Getting from multicolor channel Regional growth way Improved hough transform目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3论文的研究内容 (2)第2章单目视觉系统 (4)2.1引言 (4)2.2单目视觉导航系统成像模型 (4)2.3本章小结 (6)第3章道路图像预处理 (7)3.1引言 (7)3.2道路图像灰度化 (7)3.2.1 常用的灰度化方法 (7)3.2.2 彩色通道提取灰度化 (9)3.3图像灰度变换 (10)3.3.1 图像灰度线性变换 (11)3.3.2 图像灰度非线性变换 (11)3.3.3 基于直方图的灰度变换 (12)3.4图像滤波 (14)3.4.1 线性平滑滤波 (14)3.4.2 非线性平滑滤波 (15)3.5图像边缘增强 (17)3.5.1 图像的梯度和边缘检测算子 (17)3.5.2 自定义差分算子 (20)3.5.3 加入噪声图像检测实验 (21)3.6本章小结 (22)第4章道路边缘的识别 (24)4.1引言 (24)4.2道路检测方法简介 (24)4.3边缘与区域相结合的道路检测方法 (25)4.3.1 区域生长法的基本概念 (25)4.3.2 融合两种信息提取的仿真实验 (28)4.4基于模型的道路识别 (29)4.4.1 道路模型假设 (29)4.4.2 道路图像特征直线提取 (30)4.4.2.1 传统霍夫变换提取直线 (30)4.4.2.2 随机霍夫变换提取直线 (32)4.4.2.3 中值截距法提取车道线 (34)4.5算法比较 (36)4.6随机霍夫变换提取直线的检验 (37)4.7本章小结 (43)第5章结论和展望 (44)参考文献 (45)致谢 (46)附录 (47)第1章绪论1.1 课题研究的背景和意义随着城市化的发展和汽车的普及，交通环境日趋恶劣，交通拥挤加剧，交通事故频发，交通问题已经成为全球范围内人们普遍关注的社会问题。