基于FPGA的車(chē)道線檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、近年來(lái)，隨著基礎(chǔ)設(shè)施的完善與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，公路里程及汽車(chē)保有量快速增長(zhǎng)。與此同時(shí)，道路交通事故也隨之不斷增加。因此，如何降低交通事故發(fā)生率便成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)。車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)(LDWS)的研究便是其中一個(gè)重要分支，該系統(tǒng)可以通過(guò)提前預(yù)警，來(lái)減少駕駛員無(wú)意識(shí)的車(chē)道偏離行為。由于當(dāng)前市面上的車(chē)道檢測(cè)系統(tǒng)均基于復(fù)雜算法與高性能硬件平臺(tái)，致使相關(guān)設(shè)備成本昂貴，體積偏大，嚴(yán)重制約LDWS的普及。因此，低成本、小型化的車(chē)道偏離預(yù)警系統(tǒng)是未來(lái)研

2、究的方向。其中，車(chē)道線檢測(cè)又是LDWS的核心。隨著微電子工藝技術(shù)的不斷提高，F(xiàn)PGA芯片的性能也得到了巨大攀升，能夠滿足各種大型數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求。同時(shí)由于EDA技術(shù)的發(fā)展，也使得基于FPGA的設(shè)計(jì)更加靈活，能夠大大縮短研發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)難度。這些都使得以FPGA為核心的嵌入式系統(tǒng)極其適用于大數(shù)據(jù)量的車(chē)道圖像的高速、實(shí)時(shí)檢測(cè)。
　　本文通過(guò)研究課題的背景及意義，了解國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，進(jìn)一步學(xué)習(xí)相關(guān)的圖像預(yù)處理算法及FPGA開(kāi)發(fā)技術(shù)，

3、完成了基于FPGA的車(chē)道線檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone IV系列芯片為核心，主要由CMOS攝像頭采集模塊、圖像數(shù)據(jù)緩存模塊、圖像預(yù)處理模塊及圖像顯示模塊構(gòu)成。系統(tǒng)使用CMOS圖像傳感器采集實(shí)時(shí)圖像信息，并將其傳送至SDRAM芯片存儲(chǔ)，之后對(duì)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像預(yù)處理操作，最終獲取車(chē)道線檢測(cè)圖像，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后由VGA接口傳輸至顯示器端實(shí)時(shí)顯示。模塊設(shè)計(jì)中，通過(guò)I2C總線設(shè)置圖像傳感器的工作模式，驅(qū)動(dòng)OV7725完

4、成圖像數(shù)據(jù)采集。采用不完全乒乓操作、異步FIFO讀寫(xiě)操作技巧，完成兩個(gè)不同時(shí)鐘頻率接口之間的數(shù)據(jù)讀取與寫(xiě)入。采用中值濾波器對(duì)存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪。采用圖像預(yù)處理算法獲得車(chē)道線信息。運(yùn)用流水線、面積換取速度等設(shè)計(jì)思想對(duì)邏輯電路進(jìn)行優(yōu)化，大大提升了數(shù)據(jù)傳輸和處理速度。整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于Quartus II13.0軟件平臺(tái)，采用Matlab進(jìn)行圖像預(yù)處理思路的初始驗(yàn)證，最終采用仿真軟件Modelsim10.1進(jìn)行邏輯仿真驗(yàn)證，并在自行設(shè)計(jì)的