车道偏离预警系统(LDW)设计与实现项目可行性研究报告

车道偏离预警系统（LDW）设计与实现项

目可行性研究报告

摘要：为了积极应对由车道偏离引发的交通安全事故，车道偏离预警系统被广泛应用于现代汽车。报告从车道偏离倒是事故的严重性和车道偏离预警的重要性出发，阐述了车道偏离预警系统的背景和意义。报告主要根据检测车辆横向位置分类，回顾了基于道路基础构造和车辆的车道偏离的警告系统，并简要介绍了相关成熟产品。报告回顾了车道偏离预警系统的四类警告标准，包括：CCP标准、FOD标准、TLC标准和KBIRS标准。报告介绍了以ISO 17361:2007和FMCSA-MCRR-05-005为主的两种车道偏离预警系统标准。通过实例，按道路图像预处理、车道检测、车道线检测和车道偏离检测介绍了车道偏离预警系统的实现。最后，报告对车道偏离预警系统进行了回顾和展望。

关键词：交通安全；车道偏离；预警系统；车道检测；车道线检测

目录

1 车道偏离预警系统的背景和意义 (1)

1.1车道偏离导致事故的严重性 (1)

1.2车道偏离预警的重要性 (1)

1.3车道偏离预警系统的定义 (1)

2 车道偏离预警系统的分类 (3)

2.1根据检测车辆横向位置分类 (3)

2.1.1基于道路基础构造的车道偏离警告系统 (3)

2.1.2基于车辆的车道偏离警告系统 (3)

3 车道偏离警告系统采用的警告标准 (7)

3.1 CCP标准 (7)

3.2 FOD标准 (8)

3.3 TLC标准 (8)

3.4 KBIRS标准 (10)

4 LDW系统的安全标准 (11)

5.车道偏离预警系统的实现（实例） (15)

5.1道路图像预处理 (15)

5.1.1路面坐标与图像坐标的转换 (15)

5.1.2道路图像的灰度化 (18)

5.1.3道路图像的滤波增强 (18)

5.2车道检测 (19)

5.2.1车道检测范围 (19)

5.2.2感兴趣区域(ROI, region of interest) (20)

5.3车道线检测 (21)

5.3.1卷积法[4] (21)

5.3.2Lucas-Kanade (L-K)光流法 (22)

5.3.3车道线追踪（Kalman滤波法） (25)

5.4车道偏离检测 (25)

5.4.1根据标准预警 (25)

5.4.2基于时空机理的车道偏离预警 (26)

5.5测试和结果 (30)

4.4.1硬件设备 (30)

4.4.2测试数据 (31)

4.4.3测试过程和结果 (32)

4.4.4鲁棒性介绍 (35)

6展望 (38)

参考文献 (39)

1 车道偏离预警系统的背景和意义

1.1车道偏离导致事故的严重性

据统计, 每年世界范围内的公路交通事故中大约有1000万人员受伤, 其中重伤约300万人, 死亡40万人, 这些事故直接造成的经济损失约占世界GDP的13%。根据( 美国) 联邦公路局的估计，美国2002年所有致命的交通事故中44%是跟车道偏离有关的, 同时车道偏离也被看成车辆侧翻事故的主要原因。根据美国交通部门的报告指出，接近50% 事故与汽车无意识的偏离车道是有关的。

1.2车道偏离预警的重要性

车道偏离警告系统经研究发现利用能检测车辆运行时的横向位置的系统将防止大约53%的单车偏离车道事故。根据Federal Highway Administration （FHA）的研究表明，车道偏离预警系统可以避免30-70%的车道偏离交通事故的发生。因此，车道偏离预警系统的研究对提高道路交通安全，减少交通事故引发的人员伤亡和经济损失意义重大。研究表明，驾驶员的反应时间如果能提0.5s，就可以避免至少60%的追尾撞车事故，50%的交叉相撞事故及30%的迎面相撞事故。正是基于这些原因，车道偏离预警系统的研究逐渐成为社会上的一大热点[1]。

1.3车道偏离预警系统的定义

车道偏离预警系统（Lane Departure Warning System，LDWS）是车辆辅助驾驶系统中的重要组成部分，根据前方道路环境和本车位置关系，判断车辆偏离车道的行为并对驾驶员进行及时提醒，从而防止由于驾驶员疏忽造成的车道偏离事故的发生。车道偏离预警系统是一种汽车驾驶安全辅助系统，该系统旨在

帮助驾驶员避免或者减少车道偏离事故。它通过传感器获取前方道路信息，结合车辆自身的行驶状态以及预警时间等相关参数，判断汽车是否有偏离当前所处车道的趋势。如果车辆即将发生偏离，并且在驾驶员没有打转向灯的情况下，则通过视觉、听觉或触觉的方式向驾驶员发出警报。车道偏离预警系统一般包括三部分：环境感知、偏离决策以及预警发布。[2]

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c1g1.html