基于边缘检测与Hough变换的车道线检测.docx
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基于边缘检测与Hough变换的车道线检测
摘要
随着道路交通的快速发展和汽车保有量的日益剧增,交通安全引起了社会的普遍关
注。
统计表明,许多的交通事故是由司机疏忽或疲劳驾驶引起的。
而汽车辅助驾驶系统正
是被设计用来在车辆将要驶离车道或者发生碰撞时警告司机,从而帮助司机安全驾驶,避
免交通事故的发生。
车道线的检测识别正是实现这一功能的关键技术。
本文对车道线检测
识别进行了深入的研究。
首先,介绍了基于边缘检测和Hough变换的车道线检测这一课题的研究背景和意义,
综述了该课题的国内外研究现状,并进行了简要分析。
第二，介绍了本课题编程所需要的工具—MATLA，B并简要的介绍了MATLA的B两大特
点。
第三，介绍图像预处理。
该模块包括图像灰度化，图像滤波，边缘检测等相关技术，
且对每一种技术所包含的常用方法都做了实验进行对比，并选择出了合适的方法（图像滤
波选用中值滤波，边缘检测选用自定义差分算子）。
第四，简绍了Hough变换的原理，使用Hough提取并标记车道线。
最后，对本文进行了总结，并提出不足之处，总的来说，本文算法能够有效提取车
道线，具有较好的鲁棒性。
关键词
车道线检测MATLAB图像灰度化
边缘检测Hough
变换
LaneLineDetectionbasedonedgedetectionAndHoughtransform
II
trafficsafetyhasarousedwidespreadconcern.Statisticsshowthatmostoftrafficaccidentscaused
bydriversdrowsiness,inattentiveness.Driverassistancesystemsisthedesignusedtobewarning
thedriverwhenthevehicleleavingthelane
oracollision,soitcanhelptoavoidtrafficaccidents.The
real-timelanedetectionandnavigationsystemisalsoanessentialmoduleofthedriverassistance
andwarningsystem.Thispaperisfocusonlanedetectionanddeparturebasedonmachinevision.
Firstly,thethesisintroducesthebackgroundandsignificanceaboutthelanedetectionbasedon
EdgedetectionandHoughTransform,andthentheresearchstatusofthethesistopicisreviewed.
Finally,itmakesabriefanalysis.
Secondly,thispaperdescribesthetoolsrequiredforprogramming--MATLAB,andmakesabrief
introductiontothetwofeaturesofMATLAB
Thirdly,thethesisdescribethetechnologyrelatedtoimagepre-processingmodulesuchasimage
gray,imagefiltering,edgeDetection.Andthecommonmethodsforeachtechnologyincludedhave
doneexperimentstocompareandselectasuitablemethod（Selectingmedianfilteringtofilterimage;
Selectingcustomdifferenceoperatorfilteringtomakeedgedetection）.
Fourthly,makingabriefintroductionofprincipleofHoughtransformandusingHoughtoextractthe
lanemarker.
Finally,conclusionsaregivenwith
recommendationforfuture
work.Overall,
theproposed
algorithmcaneffectivelyextractthelane,withbetterrobustness.
Abstract
Withtherapiddevelopmentofroadtrafficandtheincreasinglyexplosioninautoinventory,
Keywords：
Lanedetection
Edgedetection
imagegrey
Houghtransform
MATLAB
目
录
第一章
绪论....................................................................................................
1
1.1研究意义及背景 1
1.2国内外技术发展状况 2
1.2.1国外车道偏离报警系统...............................................
1.2.2 国内车道偏离预警系统............................................
1.3本文主要研究内容 4
2
3
第二章MATLAB
简介 5
2.1MATLAB的语言特点 5
2.2MATLAB的技术特点：
6
第三章
道路图像预处理 9
3.1
3.2
3.3
3.3.1
3.3.2
3.3.3
3.3.4
3.3.5
3.4
道路图像灰度化 9
道路图像滤波 11
图像边缘检测 12
Robert
PrewittSobelCanny
算子.....................................................
算子..................................................
算子...................................................
算子....................................................
自定义差分算子....................................................
本章小结 18
13
14
14
16
17
第四章
车道线检测的算法设计 19
4.1道路图像检测的常用方法 19
4.2基于Hough变换的车道线检测 21
4.2.1Hough变换原理....................................................
4.2.2Hough 变换提取车道线.............................................
4.3本章小结 25
21
23
结
论 2.6
1.
2.
论文的主要研究工作 26
论文需要改进的地方及对后续工作的展望 26
参考文献：
28
致谢 30
附录 31
III
第一章
绪论
1.1
研究意义及背景
高速公路的通行里程是一个国家发展水平的重要标志之一。
高速公路具有
车辆通行能力大、交通事故少、经济效益高的特点，它的不断发展引起了经济社
会的重大变革，不仅有力地改变了人们的时空观念和地域观念，更促进了公路沿
线地区社会和经济的发展，便利了沿线地区人们的出行，人们的生活质量和办事
效率也得到了极大提高。
汽车是高速公路的重要载体，凭借其灵活的机动性为人
类生活的改善和现代社会的发展做出了巨大的贡献。
随着汽车的普及，交通安全
问题越来越受到人们的普遍关注和极大重视[1]。
20世纪40年代时,人们开始研究
人-车-道的相互影响问题,由于道路建设缓慢,世界各地的交通事故、环境污染、
能源浪费、道路堵塞现象变得越来越严重【2】，尤其是在我国，交通问题日益突出，
目前，我国已成世界上交通事故死亡人数最高的国家之一。
据报道，我国
2014
年交通事故死亡人数为34292,34
人，比起2013年31604,3
人、2012年30222,5
人、2011年29618人，死亡人数呈逐年小幅度的上升趋势。
因此，从上世纪70
年代开始，全世界各国的工程师开始利用迅猛发展的电子，信息，计算机等高新
科技技术来缓解目前拥堵的交通状况，并陆续在世界各地建立新型交通系统，并
由此产生了智能交通（ITS）【3】【4】【5】的概念。
智能交通系统（IntelligentTrafficSystems,ITS
）的前身是智能车辆
道路系统（IntelligentVehicleHighwaySystem,IVHS
）。
智能交通系统将先
进的信息技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术以及计算机技术等有
效地综合运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种大范围内、全方位发挥
作用的，实时、准确、高效的综合运输和管理系统。
该系统的一个主要子系统：
车道偏离警告系统。
因此，研发一种保障行车安全的综合系统十分必要。
当驾驶员疲劳以及精
神分散或者车辆出现车道偏离以及车辆安全车距过小存在追尾可能时能给予主
动报警，必能极大地降低交通事故发生的可能性，对于减少公路交通事故及人员
伤亡有着特别重要的意义。
而该系统一个至关重要的工作就是快速地，准确地利
1
用车载传感器获取前方道路的车道线或道路边缘。
1.2
国内外技术发展状况
1.2.1
国外车道偏离报警系统
车道线是道路交通中最重要的交通标志,可以对车辆的行驶起到约束保障
的作用。
无论是在车辆安全驾驶系统中还是在基于机器视觉的智能车辆导航中,
车道线的检测与识别都是一个基本的、必须的功能模块,通过它不仅可以降低交
通事故的发生,而且可以为以后智能交通深入研究提供帮助。
因此早在人们对智
能车以及智能交通研究开始阶段,就十分重视对车道线检测与识别的研究。
许多
国家都投入大量资金以及人才对其进行深入研究并取得了丰硕的研究成果,在这
些
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