城市環(huán)境中交通對(duì)象檢測(cè)與識(shí)別研究.pdf

1、無(wú)人駕駛智能車輛在城市環(huán)境中行駛時(shí)需要對(duì)圖像數(shù)據(jù)中的道路、前方車輛、前方車輛的剎車燈和轉(zhuǎn)向燈以及交通信號(hào)燈進(jìn)行檢測(cè)與識(shí)別。一方面無(wú)人駕駛智能車輛自身空間的限制導(dǎo)致其計(jì)算能力有限，另一方面圖像數(shù)據(jù)由于攝像頭的發(fā)展導(dǎo)致其數(shù)據(jù)量日益增大，且由于圖像處理算法的復(fù)雜度逐漸提高其需求更多的計(jì)算資源，兩者之間難以取舍;解決此矛盾的最好方法即建立混合異構(gòu)并行計(jì)算模型來(lái)充分利用其計(jì)算資源。
　　總而言之，本文做了如下工作:
　　1.針對(duì)圖像分

2、割中的閾值難以確定，本文設(shè)計(jì)了多類類間最大方差法中的分類數(shù)確定算法，以此來(lái)獲取多個(gè)閾值及分割圖像;設(shè)計(jì)了包含道路區(qū)域的二值圖像選擇算法和基于二次多項(xiàng)式的分段函數(shù)擬合方法，基于該兩個(gè)方法來(lái)估計(jì)道路區(qū)域的邊界;為了定位前方車輛在圖像中的位置，可以通過(guò)分析車底陰影的形狀設(shè)計(jì)約束條件來(lái)選擇車底陰影區(qū)域。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明該方法有較好的效果。
　　2.利用車輛尾燈的鏡像特征設(shè)計(jì)車尾燈對(duì)匹配算法，并通過(guò)其與車底陰影之間的位置關(guān)系來(lái)檢測(cè)車尾燈對(duì)以及輔

3、助定位車輛位置。為了提高檢測(cè)率，設(shè)計(jì)了基于對(duì)象相對(duì)位置關(guān)系的多目標(biāo)Kalman濾波跟蹤算法。為了獲得前方車輛的減速信息，設(shè)計(jì)了高位剎車燈檢測(cè)，并通過(guò)剎車燈在“亮”狀態(tài)下的顏色分布設(shè)計(jì)了剎車燈點(diǎn)亮狀態(tài)識(shí)別算法，結(jié)合該兩個(gè)算法的結(jié)果來(lái)識(shí)別前方剎車燈的狀態(tài)。轉(zhuǎn)向燈有左右之分并且以斷續(xù)閃爍過(guò)程來(lái)提供給后方駕駛員轉(zhuǎn)向信息。本文設(shè)計(jì)了當(dāng)車尾燈對(duì)檢測(cè)失效時(shí)的左右轉(zhuǎn)向燈的判別方法，并設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)向燈斷續(xù)閃爍狀態(tài)累計(jì)識(shí)別算法來(lái)識(shí)別轉(zhuǎn)向燈是否處于“滅”—“亮”

4、—“滅”這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過(guò)程中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了這些方法的有效性。
　　3.根據(jù)交通信號(hào)燈的光源部分具備“亮”特點(diǎn)，而其背板部分具備“暗”特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于Top-hat算子的“亮”區(qū)域提取算法和基于多閩值分割的“暗”區(qū)域提取算法，通過(guò)兩個(gè)區(qū)域的位置匹配來(lái)定位交通信號(hào)燈。對(duì)圓形光源區(qū)域設(shè)計(jì)了結(jié)合圓形度檢測(cè)和改進(jìn)Hough橢圓檢測(cè)的方法來(lái)判斷其是否為圓形;對(duì)箭頭形光源區(qū)域，建立了標(biāo)準(zhǔn)箭頭形狀的面積投影函數(shù)，并對(duì)區(qū)域樣本做投影轉(zhuǎn)換及歸一化，

5、通過(guò)樣本面積投影函數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)面積函數(shù)的方差來(lái)確定方向。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了這些算法的有效性。
　　4.介紹了混合異構(gòu)車載并行計(jì)算模型，對(duì)多臺(tái)車載聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)了其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及基于在線動(dòng)態(tài)分析的任務(wù)分配與作業(yè)調(diào)度算法，提出了 GPU+CPU負(fù)載均衡優(yōu)化策略減少了TBB與CUDA之間的數(shù)據(jù)交換。針對(duì)整體檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行總體任務(wù)劃分以實(shí)現(xiàn)層級(jí)化管理，并對(duì)每一個(gè)任務(wù)進(jìn)行了算法級(jí)的并行設(shè)計(jì)，以此實(shí)現(xiàn)了粗粒度以及細(xì)粒度上的混合異構(gòu)并行設(shè)計(jì)。通過(guò)